lezione 1

• Corso di Botanica tenuto dal Dott. Guido Lingua (tel.: 0131 360 233, email: [email protected])
• Materiale scaricabile da dir.uniupo.it, password necessaria per l'accesso.

Organizzazione del Corso

• Corso annuale suddiviso in due semestri.
• Primo semestre: studio della biologia cellulare e anatomia delle piante, con cenni su biologia dello sviluppo e fisiologia, integrato da esercitazioni di anatomia con tecniche microscopiche.
• Secondo semestre: nozioni su biodiversità e sistematica dei vegetali, presentazione dei taxa principali e approfondimento delle Angiosperme.

Programma del Corso

• Prerequisiti non specificati.
• Obiettivi non specificati.
• Conoscenze e abilità attese: comprensione delle nozioni fondamentali della biologia dei vegetali.
• Metodo di valutazione: lo studente deve dimostrare di aver acquisito e saper interconnettere, interpretare ed elaborare le nozioni presentate, con esami orali o scritti e una parte pratica basata sulle attività di laboratorio.

Testi Consigliati

• Pasqua G., Abbate G., Forni C., Botanica generale e diversità vegetale, Piccin.
• Rost T.L., Barbour M.G., Stocking C.R, Murphy M.T., Biologia delle piante, Zanichelli.
• Gerlach e Lieder, Atlante di anatomia vegetale, Muzzio.

Teoria Cellulare

• Nel 1838, Matthias Jacob Schleiden (botanico) e Theodore Schwann (fisiologo), entrambi tedeschi, formularono indipendentemente la teoria cellulare, formalizzata nel 1858 da Rudolf Virchow.
• La cellula è l'unità strutturale e funzionale fondamentale della vita; tutti gli organismi sono costituiti da cellule.
• Tutte le cellule derivano da cellule pre-esistenti tramite riproduzione o divisione, contenendo e trasmettendo materiale genetico.
• Tutte le funzioni biochimiche e fisiologiche fondamentali sono compiute dalle cellule.
• L'attività delle cellule dipende dall'attività delle strutture sub-cellulari presenti al loro interno.
• Ogni cellula deve interagire con l'ambiente, produrre energia, assimilare o produrre sostanze, eliminare rifiuti, mantenere condizioni interne costanti, accrescersi e riprodursi.

Composizione Chimica delle Cellule

• Elementi principali: C, O, H, N, P, S.
• Vari ioni: Mg++, Mn++, Fe++, Na+, K+, Cu++, Cl-, F-, ecc.
• La maggior parte della materia è organizzata in macromolecole.
• Gli atomi di uno stesso elemento hanno uguale numero atomico (numero di protoni nel nucleo).
• Gli atomi possono combinarsi tramite legami, formando molecole sia con atomi dello stesso elemento che di elementi diversi.

Molecole Polari

• In una molecola polare, i diversi atomi attraggono gli elettroni di legame in modo differente, creando zone con parziali cariche positive o negative.
• La rottura dei legami idrogeno richiede energia.
• I legami idrogeno sono deboli, ma in gran numero nell'acqua, influenzando le sue caratteristiche.
• Punti di fusione (0 °C) e di ebollizione (100 °C) particolarmente elevati rispetto a H₂S (-85.5 °C e -60.7 °C).
• L'acqua ha capacità di accumulare calore (termostato) ed è un ottimo solvente per molecole ioniche e polari grazie alla formazione di legami idrogeno.

Molecole Biologiche Importanti

• Carboidrati: funzione strutturale, accumulo di riserve, fonte di energia.
• Proteine: funzione strutturale o enzimatica.
• Acidi nucleici: mantenimento e trasmissione dell'informazione genetica.
• Lipidi: funzione strutturale, di accumulo di riserve, ormoni, vitamine, funzione di segnali.
• Numerose molecole biologiche sono basate su scheletri di carbonio con diversi sostituenti, detti gruppi funzionali.

Carboidrati

• Presentano un rapporto costante tra carbonio, ossigeno e idrogeno: Cn(H2O)n.
• Portano gruppi aldeidici o chetonici.
• I monosaccaridi possono unirsi a formare catene lunghe (polisaccaridi).
• Esempi di disaccaridi, legati tramite legame glicosidico: maltosio, cellobiosio, saccarosio e lattosio.

Polisaccaridi

• La cellulosa è un polimero lineare del glucosio con legami 1,4-β-glicosidici molto stabili.
• Il glicogeno e l'amido sono polimeri di molecole di glucosio unite attraverso legami 1,4-α-glicosidici; i legami 1,6-β-glicosidici con l'atomo di carbonio 6 sono responsabili della presenza delle ramificazioni.

Proteine

• Polimeri di aminoacidi, ciascuno con un gruppo aminico (NH2) e uno carbossilico (COOH).
• La formazione di legami peptidici permette la costruzione di lunghe catene aminoacidiche, che possono assumere diverse conformazioni.

Acidi Nucleici

• DNA e RNA sono polimeri di nucleotidi.
• Un nucleotide è costituito da uno zucchero a cinque atomi di carbonio, da una base azotata e da un gruppo fosfato.
• Una sequenza di nucleotidi, con diverse basi azotate, custodisce l'informazione genica.

Lipidi

• Sono un gruppo eterogeneo di composti idrocarburici (idrogeno e carbonio) insolubili in acqua.
• Presentano numerosi legami covalenti apolari.
• Le molecole apolari possono associarsi fra loro a formare aggregati di grandi dimensioni, come le membrane.
• I fosfolipidi, componenti principali delle membrane, hanno una "testa" polare (contenente fosfato) e "code" idrofobiche (derivate da acidi grassi).

Autotrofia

• Le piante organicare il carbonio attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana: 6 CO₂ + 6 H₂O + energia (luce) → C6H12O6 + 6 O₂
• Tutto il mondo vivente dipende dalla fotosintesi.
• Il carbonio assimilato viene utilizzato per costruire molecole biologiche e per produrre energia attraverso la respirazione: C6H12O6 + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energia.