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Facoltà di Scienze Agrarie e Alimentari Università degli Studi di Milano
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Biochimica e fisiologia vegetale
Codice: G2803-
Docente:  Noemi Negrini
Anno di corso: 
Quadrimestre/semestre: 
CFU: 
Articolazione dei CFU: Lezioni frontali: 5,5
Esercitazioni in aula: 0,5
Obiettivi formativi:  Il Corso si propone di fornire gli strumenti per la comprensione dei processi biochimici e fisiologici fondamentali del ciclo vitale delle piante. Particolare attenzione verrà rivolta agli effetti delle condizioni ambientali su tali processi e alle risposte metaboliche di adattamento delle piante finalizzando lo studio alla comprensione dei meccanismi alla base della produttività delle specie coltivate
Competenze acquisite:  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. Criteri e metodi per una preliminare valutazione dell’incidenza dei fattori ambientali e degli stress sulla produttività agraria.
Sintesi del programma:  Bioenergetica e termodinamica: potenziale chimico ed elettrochimico. Cinetica enzimatica. Metabolismo respiratorio: glicolisi, fermentazione, ciclo di Krebs, respirazione e fosforilazione ossidativa. Fotosintesi: fotosistemi, trasporto fotosintetico di elettroni, assimilazione del carbonio, ecofisiologia della fotosintesi, allocazione dei fotosintati. Movimento dell’acqua: potenziale idrico, osmosi e crescita cellulare, assorbimento radicale e trasporto xilematico, traspirazione e regolazione stomatica, bilancio idrico e condizioni di stress. Trasporto e traslocazione dei soluti: nutrizione minerale, termodinamica del movimento transmembrana e cinetica del trasporto dei soluti, assimilazione riduttiva di N e S. La traslocazione floematica: modelli di flusso, ripartizione degli assimilati.
Programma:  Principi di bioenergetica e termodinamica. I e II legge della termodinamica. Entropia ed energia libera. Reazioni eso- ed endoergoniche. ATP e trasferimento di gruppi fosforici. Reazioni energeticamente accoppiate. Reazioni di ossidoriduzione di interesse biologico: relazioni fra variazioni del potenziale di ossidoriduzione e variazioni di energia libera. Termodinamica e cinetica della catalisi enzimatica: l’equazione di Michaelis-Menten, inibizione e regolazione delle reazioni catalizzate da enzimi. Metabolismo primario del carbonio. Degradazione dei polisaccaridi di riserva. Glicolisi e fermentazione. Effetti di condizioni di ipossia e anossia sulle piante. Ciclo degli acidi tricarbossilici. Respirazione e fosforilazione ossidativa. La teoria chemiosmotica di Mitchell. Bilancio energetico della respirazione. Meccanismi alternativi di consumo di O2 nei vegetali. La via dei pentosi fosfati. La beta-ossidazione e il ciclo dell’acido gliossilico. Fotosintesi. Natura della luce. Chimica e fisiologia dei pigmenti fotosintetici. Organizzazione dell’apparato fotosintetico. Trasporto fotosintetico degli elettroni e fotofosforilazione. Effetto degli erbicidi e fenomeni di fotossidazione. Assimilazione del carbonio: enzimi fissatori di CO2, ciclo C3, fotorespirazione, ciclo C4, le piante CAM. Ecofisiologia della fotosintesi. Allocazione dei fotosintati. Biosintesi di amido e saccarosio. L’acqua e la pianta. Il potenziale chimico dell’acqua: concetto di potenziale idrico e le sue componenti. L’acqua e la cellula vegetale: osmosi, turgore, crescita per distensione. L’assorbimento radicale dell’acqua e il movimento delle soluzioni nello xilema. La traspirazione: le forze della traspirazione, stomi e regolazione stomatica. Adattamento allo stress idrico. La nutrizione minerale. Micro- e macronutrienti, elementi essenziali, carenze e disordini nutrizionali. Biodisponibilità. Assorbimento dei nutrienti. Il potenziale chimico e elettrochimico. Termodinamica del movimento transmembrana. Cinetica del trasporto dei nutrienti: le permeasi. Assimilazione riduttiva di azoto e zolfo, assimilazione del fosforo. Risposte all’inquinamento da metalli pesanti. La traslocazione floematica. Modelli di traslocazione: il flusso da pressione. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati, relazione pozzo-sorgente. Cenni ai regolatori della crescita.
Prerequisiti:  Botanica, Chimica generale e inorganica, Chimica organica
Propedeuticità:  Botanica, Chimica generale e inorganica, Chimica organica
Materiale didattico:  Il materiale didattico mostrato a lezione verrà messo a disposizione per gli studenti nel sito http://nnegrinibfv.ariel.ctu.unimi.it/v1/home/Default.aspx.
Testi consigliati: 1 - Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. Introduzione alla biochimica. Ed. Zanichelli, Bologna. 2 - N. Rascio et al. "Elementi di Fisiologia Vegetale", EdiSES, Bologna, 2012.
Altri testi utili: 1- Taiz L., Zeiger E. Fisiologia Vegetale. Ed. Piccin Padova. 2 - Alpi A., Pupillo P, Rigano C. Fisiologia delle Piante. EdiSES, Bologna.
Modalità d'esame e altre info:  Due prove scritte in itinere, rispettivamente alla metà e alla fine del corso. Ciascuna prova, riguardante circa la metà del programma, consiste di 26 domande a risposta chiusa + 4 domande a risposta aperta, che richiedono una trattazione ampia e dettagliata di un argomento del programma. Per gli studenti che nelle prove scritte non conseguono la sufficienza sono previste mensilmente sessioni di esami orali.
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Programma di Biochimica e fisiologia vegetale (versione in pdf)
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