La comparsa della vita sulla Terra (Cenni). Le piante e la loro evoluzione. Esperienza di Miller. Procarioti ed eucarioti. Aerobiosi ed anaerobiosi. Autotrofia ed eterotrofia. Organismi unicellulari e pluricellulari. L'innovazione attraverso l'affermarsi delle funzioni cellulari.

Principali differenze tra cellula procariotica ed eucariotica. Struttura e funzioni della cellula vegetale e dei suoi organelli:
Protoplasto, Citoplasma, Citosol, Citoscheletro
Apparato di Golgi: corpi di Golgi o dittiosomi. Faccia di trasformazione (cis) e faccia di maturazione (trans). Reticolo trans del Golgi. Vescicole di transizione e maturazione.
Reticolo endoplasmatico (RE): RE ruvido (cisterne, ribosomi, sintesi delle proteine) e liscio, struttura e ruolo nel metabolismo cellulare.
Il sistema di endomembrane.
Plastidi: tipi di plastidi (cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti, amiloplasti, ezioplasti), struttura e relative funzioni. Origine a partire dai proplastidi. Cloroplasti: struttura (tilacoidi, grana, stroma) in relazione alle principali reazioni coinvolte nella fotosintesi clorofilliana. I pigmenti fotosintetici (clorofilla e carotenoidi).
Mitocondri: struttura (creste e matrice) in relazione alle principali reazioni coinvolte nella respirazione cellulare.
Vacuolo: tonoplasto, succo cellulare. Ruolo del vacuolo nel metabolismo cellulare, nell’economia dell’acqua e nei processi di distensione cellulare. Relazioni idriche: il potenziale dell'acqua ed i fattori che lo determinano. Movimento dell'acqua tra le cellule: apoplasto e simplasto.
Goccioline lipidiche (corpi oleosi)

Il plasmalemma. Struttura delle membrane cellulari. Il modello a mosaico fluido. Componenti delle membrane (fosfolipidi e steroli; proteine transmembrana, proteine periferiche, glicoproteine) e loro capacità nel determinare le funzioni e la variabilità delle membrane. Permeabilità differenziale. Osmosi e pressione osmotica. Turgore cellulare, pressione di turgore e pressione di parete. Plasmolisi. Trasporto di soluti attraverso le membrane. Proteine di trasporto: canali, carrier, pompe protoniche. Trasporto passivo e gradiente elettrochimico. Trasporto attivo (primario e secondario). Sistemi di uniporto e di cotrasporto (simporto, antiporto).

La parete cellulare. I componenti della parete: pectine, cellulosa, emicellulose, proteine di parete (estensine). Reticolo cellulosico (micro- e macrofibrille) e matrice della parete. Assemblaggio della parete primaria. Movimento dell'acqua e dei soluti in rapporto alla parete. La parete e l'accrescimento per distensione della cellula. La parete secondaria. Modificazioni della parete (suberificazione, cutinizzazione, lignificazione, mineralizzazione). Plasmodesmi. Apoplasto e simplasto.

Il nucleo cellulare (Cenni). Involucro nucleare e pori. Nucleoplasma e cromatina. Nucleoli. Cromatina, cromosomi, cromatidi, proteine nucleari (istoni). Il numero cromosomico (ploidia). Gli acidi nucleici, la struttura del DNA e dei nucleotidi. La complementarietà tra le basi. Modello semiconservativo della duplicazione del DNA. Traduzione e trascrizione del DNA. RNA: tipi e funzioni (mRNA, rRNA, tRNA). Il codice genetico, i ribosomi e la sintesi delle proteine. Importanza dell'informazione genetica e delle proteine in rapporto al metabolismo cellulare.

Modalità della divisione mitotica del nucleo. Ciclo cellulare (fasi G1, S e G2) e variazioni del contenuto di DNA. Citodieresi. Fragmoplasto e formazione della parete a partire dalla divisione cellulare.

La divisione meiotica del nucleo: modalità e fattori che causano la variabilità genetica. Cromosomi omologhi e cromatidi fratelli. Crossing-over, assortimento casuale dei cromosomi. Conseguenze della meiosi per la variabilità genetica degli individui.

Anatomia dei vegetali superiori. Accrescimento per divisione, distensione e differenziamento. Dedifferenziamento e totipotenza cellulare. Tessuti: classificazione e tipi cellulari costituenti i vari tessuti. Tessuti embrionali (meristematici) e definitivi (somatici). Tessuti e sistemi di tessuti. Tessuti semplici e complessi. Principali tipi di tessuto e loro caratteristiche: tessuto parenchimatico, tegumentale, conduttore, meccanico, secretore.

Struttura e funzioni della radice nelle Angiosperme e nelle Gimnosperme. Apice, struttura e funzione dei meristemi radicali. Centro quiescente, geotropismo positivo, statoliti. Struttura primaria (actinostele). Arche legnose e cribrose, protoxilema e protofloema, metaxilema e metafloema. Endoderma e periciclo. Formazione della struttura secondaria. Apparato radicale fittonante e fascicolato. Origine delle radici laterali.

Morfologia ed anatomia del germoglio nelle Angiosperme e nelle Gimnosperme. Struttura dell'apice del germoglio. La gemma: gemme vegetative e fiorali; gemme terminali e laterali; gemme dormienti e perule. Accrescimento monopodiale e simpodiale. Macroblasti e brachiblasti. Nodi e internodi. I meristemi nel caule (tunica-corpus) Origine dei fasci vascolari. Eustele ed atactostele. Origine struttura e funzionamento del cambio cribro-vascolare. Struttura secondaria del fusto. Cerchie annuali. Struttura del legno omoxilo ed eteroxilo. Legno a porosità diffusa, legno a porosità anulare. Duramen ed alburno. Origine struttura e funzioni del cambio subero-fellodermico. Il periderma. Le lenticelle.

Morfologia ed anatomia della foglia delle Angiosperme e delle Gimnosperme. Il picciolo e la lamina fogliare. Foglie semplici e composte. Foglie a mesofillo omogeneo ed eterogeneo. Foglie bifacciali, equifacciali e unifacciali; foglie plagiotrope, ortotrope ed aghiformi. Gli stomi ed i fattori che ne determinano il meccanismo di apertura e chiusura. Gli idatodi. Traspirazione e fotosintesi clorofilliana in relazione alla struttura della foglia. L'ascesa dell'acqua nello xilema: la teoria di adesione-coesione-tensione. Caricamento del floema e trasporto dei fotosintati.

I sistemi propagazione e riproduzione nei vegetali. Alternanza delle generazioni (gametofito, sporofito) e delle cellule riproduttive (spore e gameti). Formazione e anatomia degli apparati connessi (sporangi, anteridi, archegoni). La fecondazione.
Principali caratteristiche e ciclo ontogenetico delle embriofite non vascolari (muschi ed epatiche).
Principali caratteristiche e ciclo ontogenetico di alcuni phyla delle embriofite vascolari:
phylum Pterophyta (felci)
phylum Conipherophyta (conifere)
phylum Antophyta (angiosperme)

L’ovulo e il seme. Struttura del seme nelle Gimnosperme e nelle Angiosperme. Germinazione ipogea ed epigea. Fattori ambientali che favoriscono la germinazione del seme.

Struttura del fiore nelle Angiosperme. Modalità di impollinazione (anemofila, entomofila, etc.) e coevoluzione tra strutture fiorali e vettori del polline. Autogamia ed esogamia; loro conseguenze sulla diversità vegetale. Esogamia: meccanismi di riconoscimento genetici, dicogamia, eterostilia.

Il frutto. Dall’ovario al pericarpo. Frutti secchi e carnosi, deiscenti e indeiscenti. Frutti semplici, aggregati, composti, falsi frutti. Modalità di dispersione dei frutti (anemocora, zoocora, idrocora, etc.).

Sintesi della teoria evolutiva. Selezione naturale e artificiale, pressione selettiva, adattamento, fitness, evoluzione. Genotipo e fenotipo. Evoluzione divergente e convergente; coevoluzione. Il concetto di specie, sottospecie, ecotipo; la cultivar. I taxa di rango infraspecifico e superiori. Tassonomia e sistematica; il binomio di Linneo, le categorie sistematiche, cenni sulla formazione degli alberi filogenetici.

L’ecologia. Le interazioni fra le piante e il loro ambiente. Fattori ecologici abiotici in relazione al metabolismo vegetale: luce, temperatura, acqua, nutrienti essenziali.
Adattamenti morfologici a diversi contesti ambientali: igromorfismo e xeromorfismo.

Testi Consigliati:
Pasqua et al. Botanica generale e diversità vegetale Ed. Piccin.
Raven, Evert, Eichorn. BIOLOGIA DELLE PIANTE VI edizione (o successive) Zanichelli.
Evert, Eichhorn. Biologia delle piante di Raven. Zanichelli.
Mauseth. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Idelson-Gnocchi

Testi o Siti web per approfondire gli aspetti anatomici:
Speranza, Calzoni. Struttura delle piante per immagini. Zanichelli.
http://www.dipbot.unict.it/frame/botgenit.htm
http://www.atlantebotanica.unito.it/page.asp