Modulo di Biologia vegetale (6 cfu)

Presentazione sul tema: "Modulo di Biologia vegetale (6 cfu)"— Transcript della presentazione:

1 Modulo di Biologia vegetale (6 cfu)
Corso: Biologia vegetale – Biologia animale – 6+6 cfu Docente: Gianni Sacchetti Tel – Modulo di Biologia vegetale (6 cfu) Morfogenesi vegetale. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Cenni: la cellula procariote ed eucariote. Approfondimenti di citologia: le strutture elettive della cellula vegetale (vacuolo, plastidi, parete) e loro funzione biologica e farmaceutica. La cellula vegetale come laboratorio di produzione di composti di importanza farmaceutica: aspetti biologici (metabolismo primario e secondario), biotecnologici e farmaceutici. Istologia e organografia: senso biologico e di proiezione farmacognostica. I tessuti meristematici, i tessuti adulti o definitivi. Anatomia istologica di radici, fusti (in struttura primaria e secondaria) e foglie. Organografia di foglie, fiori, frutti, semi. Cenni sugli organi della riproduzione e sui cicli metagenetici. Riproduzione agamica e gamica. - Sistematica vegetale. Fondamenti di sistematica vegetale, di chemiosistematica e di chiave analitica di riconoscimento dei vegetali (cenni). Principali famiglie di piante alimentari, medicinali e velenose. Testo consigliato: Fondamenti di Botanica generale – teoria e pratica. Pancaldi e collaboratori, 2011

2 ALCUNE INFORMAZIONI IMPORTANTI
Le diapositive proiettate a lezione saranno tutte inserite in rete come dispense (pacchetti di argomenti) per poter essere scaricate come ausilio alla preparazione Svolgimento dell’esame: Orale, con test scritto (facoltativo) Appelli in rete – saranno svolti nei periodi di ufficialità, cioè quando le lezioni sono terminate. Come iscriversi: via web (password di ateneo) IMPORTANTE: Utilizzare sempre l’indirizzo di posta elettronica assegnato dall’Ateneo. Ricevimento studenti: oltre all’orario ufficiale stabilito (giovedì ), il ricevimento è aperto ad appuntamenti concordati con il docente o per telefono o per (consigliato). Dove: - C.so Ercole I d’Este 32 (dip. Biologia ed Evoluzione Metodi didattici: il metodo didattico è fondato sulla lezione frontale, come strumento di sintesi e traccia insostituibile allo sviluppo degli obiettivi formativi. Tale strumento si avvale del contributo di slides proiettate a guida del percorso formativo e dell’adozione di testi dedicati all’approfondimento dei temi. Per la tipologia della disciplina e degli obiettivi formativi, la struttura delle lezioni è impostata su un dialogo interattivo e ragionato docente-studente. Modalità di verifica dell’apprendimento: La tipologia del metodo didattico adottato impone un rapporto di dialogo docente-studente costantemente impostato alla verifica di apprendimento, dal momento che le conoscenze acquisite di volta in volta sono necessarie allo sviluppo dell’obiettivo formativo. Durante il corso è previsto l’approfondimento di tematiche sulla disciplina attraverso la stesura di elaborati, frutto della personale ricerca e sintesi di ciascuno studente, mediata dalle conoscenze acquisite e dal percorso ragionato effettuato a lezione su un ciclo di argomenti.

3 GLI OBIETTIVI Oggetto dello studio è la pianta officinale: settore terapeutico, salutistico e cosmetico Comprendere la struttura, le funzioni e le diversità delle piante. Fornire le basi propedeutiche e generali (conoscenze botaniche) per le discipline: farmacognosia, prodotti erboristici Riconoscere le caratteristiche peculiari. CHE PIANTA E’?

4 Di cosa si occupa il corso?
pianta droga prodotto salutistico INGREDIENTI FUNZIONALI CONTENUTI IN 1 BUSTINA Passiflora foglie titolato in flavonoidi totali espressi come vitexina ≥ 2,5% mg Passiflora foglie estratto liofilizzato multifrazione (Passiflò2-LMF) titolato in flavonoidi totali espressi come vitexina 8% mg Melissa foglie mg Camomilla fiori mg Camomilla fiori ligulati estratto liofilizzato mg bisabololo

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6 La farmacopea viene redatta da una apposita commissione di esperti nominata dal ministero della sanità. L'ultima edizione è la XII, che è entrata in vigore il 31 marzo 2009. E’ articolato in otto tabelle che raccolgono prescrizioni con valore legale, caratteristiche e metodi di analisi e controllo di farmaci e formule. Sono elencate: sostanze medicinali obbligatorie, apparecchi e strumenti obbligatori prodotti da vendere solo dietro prescrizione medica. È inclusa inoltre una nomenclatura completa dei composti farmaceutici, con relative modalità di conservazione e di etichettatura.

7 Importanza farmaceutica delle piante
La salicina venne isolata nell’ottocento dalla corteccia del salice bianco (Salix alba L.) L’acido salicilico venne sintetizzto ed immesso così sul mercato (nel 1874) ad un prezzo dieci volte inferiore all'acido estratto dalla salicina. Acido salicilico Salix alba L.

8 Importanza farmaceutica delle piante
Il taxolo (o tassolo) è un farmaco utilizzato nella chemioterapia per la cura del cancro. Scoperto nel 1967 ed isolato, dalla corteccia del tasso del Pacifico (Taxus brevifolia) Taxus brevifolia taxolo

9 Importanza farmaceutica delle piante
La vinblastina e la vincristina sono alcaloidi estratti dalle foglie della pervinca tropicale (Vinca rosea L.) e sono molecole antitumorali. L’industria farmaceutica ha poi sintetizzato vari analoghi strutturali e molecole emisintetiche derivate da quelli naturali Vinca rosea vincristina vinblastina

10 Importanza farmaceutica delle piante
La morfina è un alcaloide che si trova nel lattice (oppio) che fuoriesce,dopo incisione, dalla capsula immatura del Papavero da oppio (Papaver somniferum). Viene utilizzata in medicina come analgesico per il trattamento del dolore acuto e cronico. Molecola morfina Capsula del papavero

11 Teoria cellulare Le cellule sono le unità funzionali e strutturali della vita. I più piccoli organismi viventi sono composti da singole cellule, mentre i più grandi sono costituiti da miliardi di cellule, ciascuna delle quali, tuttavia, ha una vita parzialmente indipendente. L’aver riconosciuto che tutti gli organismi sono formati da cellule ha rappresentato uno dei più importanti progressi concettuali della storia della biologia, poiché ha fornito una base comune per lo studio di tutti gli esseri viventi. Origine della teoria cellulare: il termine cellula fu coniato da Robert Hooke nel 1665 per descrivere le sue osservazioni sulle piccole cavità, simili alle celle del favo delle api, che egli aveva individuato nel sughero ed in altri tessuti vegetali esaminati con il suo rudimentale miscroscopio le cui lenti erano montate su pezzi di sughero. In seguito Mathias Jacob Scheiden (botanico tedesco), nel 1838, enunciò la teoria cellulare, secondo la quale la cellula è l’unità vivente fondamentale da cui si sviluppano tutte le piante. Nell’anno seguente lo zoologo Theodor Schwann estese tale teoria agli organismi animali. Nel 1858 il patologo tedesco Rudolf Virchow, stabilì che ogni cellula derivava dalla divisione di un’altra cellula ad essa preesistente. Il successivo avvento del miscroscopio elettronico ed i continui perfezionamenti della microscopia ottica e le sofisticate tecniche biochimiche e biofisiche, hanno consentito di allargare enormemente gli orizzonti delle conoscenze della struttura delle cellule.

12 La cellula: unità morfo-funzionale elementare di tutti gli organismi capaci di vita autonoma (unicellulari, pluricellulari in colonie, pluricellulari organizzati in tessuti o pseudotessuti, animali, vegetali… La cellula è l’unità fondamentale della vita perché: Compartimenta i propri costituenti all’interno: è delimitata da una membrana semipermeabile (m. plasmatica) che delimita un interno (=cellula) e un esterno (=ambiente). Scambia energia con l’ambiente traendone elementi necessari al proprio metabolismo (trasforma sostanze chimiche) Si riproduce: ha le capacità e l’informazione necessaria per formare un’altra cellula/organismo uguale a se stesso. La cellula Cellula procariote: struttura semplice (es. batteri) Cellula eucariote: struttura complessa (es. cellule vegetali e animali)

13 Composizione chimica della materia vivente
La materia vivente è costituita da composti: Carboidrati Lipidi Proteine Ac. nucleici H2O sali minerali Organici Inorganici Metaboliti primari

14 Ruoli energetici, strutturali,riserva
Metaboliti o biomolecole: sono in genere polimeri anche ad alto peso molecolare. Si distinguono metaboliti primari e metaboliti secondari. M. primari: sono essenziali alla vita M. secondari: sono deputati a meccanismi biochimici propri della cellula o dell’organismo non essenziali alla vita ma legati a processi secondari e/o “di relazione” (es. antiossidanti, strategie di difesa….) M. primari: si dividono in 4 categorie principali Glucidi (o carboidrati) Lipidi Proteine Acidi nucleici GLUCIDI C, H, O Ruoli energetici, strutturali,riserva Classificazione: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi (omo-, eterogenei)

15 Carboidrati di origine vegetale di importanza farmaceutica
DISACCARIDI: Saccarosio: glucosio+fruttosio (Beta vulgaris e Saccharium officinalis) Maltosio: glucosio+glucosio (legame -1,4 glucosidico) Cellobiosio: glucosio+glucosio (legame -1,4 glucosidico) unità costitutiva della cellulosa POLISACCARIDI: Omopolisaccaridi Amido: polimero dell’ -glucosio (amiloplasti) Cellulosa: polimero del -glucosio (molecola lineare) (parete cellulare) Inulina: polimero di D-fruttosio (vacuolo). Tipico delle Asteraceae Chitina: polimero dell’N-acetilglusosamina (parete cellulare dei funghi ed esoscheletro di crostacei e insetti) Eteropolisaccaridi: Emicellulose: pentosi (arabinosio e xilosio) ed esosi (galattosio, glucosio e mannosio) Sostanze pectiche: polimeri dell’acido galatturonico Gomme: parete cellulare. Contengono ramnosio, arabinosio, xilosio, ac. glucuronico, ac. galatturonico Mucillaggini: parete cellulare e vacuolo. Sono costituiti da pentosi, esosi, acidi uronici

16 LIPIDI Grande gruppo di composti caratterizzati dalla loro relativa insolubilità in acqua e dalla solubilità in solventi organici. Si distinguono LIPIDI SEMPLICI (es. trigliceridi, cere) e LIPIDI CONIUGATI (es. fosfolipidi) Ruolo: energetico (riserva; es. trigliceridi nei semi e nei frutti); strutturale (membrane cellulari; es. lipidi coniugati) LIPIDI SEMPLICI Trigliceridi: esterificazione (legame con perdita di una molecola d’acqua) tra glicerolo (alcol trivalente) e 1, 2 o 3 acidi grassi* (oli vegetali) Cere: alcol diverso dal glicerolo esterificato con acidi grassi (epidermidi di foglie e di molti frutti) *Gli acidi grassi sono lunghe catene di C in numero pari (C16-C24 tra i più comuni)

17 Cera di origine vegetale
Cera carnauba: dalle foglie della palma Copernicia cerifera , si ricava la pregiatissima cera carnauba, il cui nome proviene da una popolazione indigena del Brasile, dove la pianta cresce spontanea. Le foglie vengono raccolte durante la stagione arida, quando sono ancora chiuse e avvolte da un sottile strato di cera. Questa viene asportata, setacciata, quindi fusa e messa in commercio sotto forma di pani duri e fragili, di colore variabile dal grigio-verdastro al giallo pallido o eventualmente biancastri previa decolorazione della cera. Viene utilizzata per lucidare le automobili e i pavimenti Copernicia cerifera Mart

18 Burro di cacao Theobroma cacao L.
Il burro di cacao è una miscela di sostanze grasse ricavata dai semi di Theobroma cacao L. (Sterculiaceae), un albero molto diffuso in Sud America ed in altre regioni tropicali. I semi contenuti nel frutto hanno un elevato contenuto lipidico, che si aggira intorno al 50%. La particolare composizione in acidi grassi (acido palmitico 22,4-26,2%, acido oleico 37,7-38,1%, acido stearico 34,4-35,4%, acido linoleico 2,1%) conferisce a questa frazione triglicerica spiccate proprietà protettive ed emollienti. Tradizionale componente degli stick per labbra, ma anche di creme, saponi e rossetti, viene ottenuto per spremitura a caldo dei semi torrefatti, o di loro parti, e successiva filtrazione. Burro di cacao Cabosso:frutto Theobroma cacao L.

19 Fosfolipidi: due molecole di acido grasso legate a glicerolo il cui terzo ossidrile (-OH) è esterificato con acido fosforico a cui si lega con un secondo legame estere una molecola polare (es. colina). Sono molecole anfipatiche (parte idrofoba e parte idrofila) e sono i costituenti fondamentali delle membrane biologiche. Le membrane biologiche sono formate da un DOPPIO strato di fosfolipidi con le “teste” idrofile rivolte verso la fase acquosa e le “code” idrofobe rivolte le une verso le altre verso l’interno.

20 Il carattere polare delle molecole dei fosfolipidi consente loro di aggregarsi insieme
formando strati bimolecolari (impalcatura fondamentale delle membrane cellulari)

21 PROTEINE Grosse molecole polimeriche costituite da tante unità aminoacidiche (monomeri) ottenute tramite legame peptidico. Gli aminoacidi essenziali sono 20. Ruolo delle proteine: movimento, struttura, catalisi di reazioni (enzimi),… Struttura primaria Struttura secondaria Struttura terziaria Struttura quaternaria Nelle piante hanno anche funzione di riserva: infatti i semi hanno riserve più o meno cospicue di proteine

22 Gli aminoacidi

23 Enzimi di importanza farmaceutica ed industriale
Bromelina dall’ananas (Ananas cosmosus) Papaina dalla papaia (Carica papaia): Ficina dal fico (Ficus carica e Ficus glabrata). In quanto enzima proteolitico, la Bromelina come la Papaina e la Ficina è utilizzata nelle dispepsie (problemi digestivi) ma il suo utilizzo principale è come antiinfiammatorio ed antiedematoso. .

24 DNA e RNA: Sono polimeri costituiti da monomeri detti nucleotidi

25 DNA >>> RNA >>> PROTEINE
Tipi: RNA (acido ribonucleico. Lo zucchero è il ribosio. Uracile al posto della timina). DNA (acido desossiribonucleico. Lo zucchero è il deossiribosio.) Polimerizzazione: reazione di condensazione tra il pentoso di un nucleotide ed il gruppo fosfato di quello adiacente. Ruoli: il DNA costituisce l’archivio dell’informazione genetica che, mediante trascrizione, viene trasmessa alle molecole di RNA che, a loro volta, traducono l’informazione nella sintesi delle proteine. DNA >>> RNA >>> PROTEINE Nucleotide

26 Cellula EUCARIOTE: Il DNA è principalmente localizzato nel nucleo, è organizzato in modo complesso a formare i cromosomi. È presente in una struttura più semplice (anello) in plastidi e mitocondri. Cellula PROCARIOTE: Il DNA è presente non compartimentato ed organizzato in una semplice struttura ad anello. RNA: si trova sia nel nucleo (dove viene sintetizzato) sia nel citoplasma dove è parte essenziale della sintesi proteica. Nella cellula procariote è presente non compartimentato.

27 Gli organismi si dividono fondamentalmente in due gruppi distinti: procarioti e eucarioti. Questi termini derivano dalla parola greca karion, che significa “nocciolo” o “nucleo” e quindi procariote significa “con nucleo primitivo” mentre eucariote “con vero nucleo”. Procarioti: comprendono due gruppi di organismi molto semplici e unicellulari: batteri e alghe azzurre (cianobatteri). Dimensioni: 1-2 m Organizzazione cellulare molto primitiva. Il DNA è rappresentato da un’unica molecola di forma circolare che occupa una zona del citoplasma detta nucleoide Manca la membrana nucleare Mancano organuli delimitati da membrane atti a compiere funzioni specifiche. Gli unici organuli sono i ribosomi di tipo 70S. Le funzioni vitali si svolgono direttamente nel citoplasma o sulla membrana plasmatica. Sono provvisti di una parete cellulare Per la loro semplicità sono un utile modello di studio Esempio di cellula batterica

28 Organizzazione cellulare più complessa.
Eucarioti: comprendono organismi unicellulari e pluricellulari come protozoi, funghi, piante e animali Dimensioni m Organizzazione cellulare più complessa. La cellula è divisa da membrane interne in vari scomparti (organelli citoplasmatici) ognuno dei quali svolge un ruolo ben preciso nella vita della cellula Il DNA è localizzato nei cromosomi che sono contenuti nel nucleo provvisto di membrana nucleare Esempio di cellula eucariote

29 Differenza tra cellula animale e cellula vegetale:
Cellula animale eucariota Cellula vegetale eucariota Parete cellulare Vacuolo Plastidi La cellula vegetale ha la stessa struttura della cellula animale, ma possiede alcune peculiarità:

30 Cellula vegetale eucariota (parete + protoplasto) protoplasto (citoplasma, nucleo, mitocondri, plastidi, vacuoli, apparato del Golgi, lisosomi, ribosomi, reticolo endoplasmatico, citoscheletro) Consideriamo ad es. una cellula vegetale tipica cellula del parenchima clorofilliano a palizzata di una foglia che svolge primariamente la fotosintesi. La cellula è di forma cilindrica (lunghezza in genere di qualche decina di m). La cellula vegetale è rivestita esternamente da una PARETE. La parete cellulare si può immaginare simile ad una scatola rigida che circonda la cellula. La faccia interna della parete cellulare è rivestita dal plasmalemma la cui struttura e funzione è simile alla membrana plasmatica (plasmalemma ) della cellula animale. Internamente al plasmalemma c’è il citoplasma con gli organuli. A differenza della cellula animale nelle cellula vegetale il citoplasma e gli organuli non occupano tutto lo spazio interno della cellula. Gran parte di questo spazio è occupato dal vacuolo, cavità ripiena di un succo cellulare (soluzione acquosa di varie sostanze) e circondato da una membrana, il tonoplasto. In una cellula vegetale adulta c’è generalmente un unico grande vacuolo, che occupa più del 90% del volume cellulare in questo caso il citoplasma contenente gli organuli è ridotto ad uno strato sottile a ridosso della parete . Nel citoplasma sono contenuti tutti gli organuli: nucleo, mitocondri, plastidi, apparato del Golgi e ribosomi e reticolo endoplasmatico.

31 Cellula vegetale Le cellule vegetali possono avere svariate forme si possono distinguere: Cellule fortemente allungate in una direzione Cellule ugualmente estese nelle tre direzioni dello spazio(cellule isodiametriche) Possono essere in genere qualche decina di m (circa 20 m) In alcuni casi cellule eccezionalmente grandi anche 100 m