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Biologia generale e delle piante di interesse alimentare

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General and food-plant biology

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Anno accademico 2018/2019

Codice attività didattica
SAF0159
Docente
Prof. Francesca CARDINALE (Affidamento interno)
Corso di studio
[001703] TECNOLOGIE ALIMENTARI
Anno
1° anno
Tipologia
A - Di base
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
BIO/04 - fisiologia vegetale
Erogazione
Convenzionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto più orale obbligatorio
Prerequisiti

Nozioni di base in matematica, chimica generale e fisica.

Basic notions in general chemistry and physics.
Propedeutico a

Microbiologia degli alimenti

Food microbiology
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Questo insegnamento appartiene all'area di apprendimento 1 (formazione di base).

Partendo da nozioni di base in chimica generale, biochimica, fisica e biologia, si vuole portare lo studente a sviluppare la capacità di interpretare le strategie che gli organismi hanno adottato nel corso dell’evoluzione per lo svolgimento delle proprie funzioni vitali. L’insegnamento quindi mira a fornire gli strumenti indispensabili per la conoscenza e la comprensione del funzionamento delle macchine biologiche, con enfasi sugli organismi vegetali, principali fonti alimentari per l’uomo. Inoltre è obiettivo dell’insegnamento di sviluppare autonomia di giudizio e capacità di apprendimento nel campo della biologia di base, utili a recepire concetti biologici più complessi e specialistici forniti da insegnamenti professionalizzanti successivi.

This course belongs to the education sector 1 (basic training). The class focuses on subjects that are configured in the learning context of training and basic concepts.

The goal is to develop the students’ ability to interpret the strategies adopted by living organisms throughout evolution, starting from basic notions in general chemistry and biochemistry, physics and biology. The course therefore aims at offering the tools needed to acquire knowledge and understanding of the workings of cells and organisms, focusing on plants as main food source. The course additionally aims at developing critical thinking and learning skills on basic biological topics, which shall be useful to grasp more complex biological concepts delivered later by advanced courses.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito nozioni e strumenti (es. rudimenti di citologia, biochimica, biologia molecolare della cellula, anatomia e morfologia vegetali, uso del microscopio) utili alla comprensione del funzionamento di base delle "macchine" biologiche, in particolare delle cellule e organismi vegetali. La formazione a vocazione biologica applicativa in Tecnologie Alimentari sarà quindi iniziata con l’acquisizione delle seguenti competenze:

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà conoscere:

  • i principali raggruppamenti tassonomici dei viventi, orientandosi sulle caratteristiche discriminanti tra questi (con enfasi sulle piante);
  • le principali macromolecole biologiche ed organelli, e le loro funzioni nelle cellule;
  • i diversi tipi cellulari, tessuti e organi, nonché le loro funzioni (con enfasi sulle piante, incluso riconoscimento di preparati al microscopio ottico);
  • i principali processi metabolici primari e del funzionamento cellulare di base, tenendo in considerazione i principi della bioenergetica;
  • la definizione e le implicazioni del cosiddetto dogma centrale della biologia molecolare;
  • le conseguenze fenotipiche, sia a livello di individuo che di popolazione (evolutivo), di specifici eventi cellulari;
  • la diversità morfologica delle piante, in relazione alla loro organografia, fisiologia e uso alimentare.

 

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà saper:

  • usare le caratteristiche dei gruppi di viventi per discriminarne i principali raggruppamenti tassonomici (con enfasi sulle piante);
  • descrivere le principali macromolecole biologiche ed organelli, e prevederne il ruolo in specifici passaggi della vita cellulare;
  • descrivere e riconoscere i diversi tipi cellulari, tessuti e organi, nonché le loro funzioni (con enfasi sulle piante, incluso riconoscimento di preparati al microscopio ottico);
  • descrivere i principali processi metabolici primari e del funzionamento cellulare di base usando i principi della bioenergetica;
  • applicare il cosiddetto dogma centrale della biologia molecolare a casi reali di trasmissione dell’informazione genetica;
  • prevedere e interpretare le conseguenze fenotipiche, sia a livello di individuo che di popolazione (evolutivo), di specifici eventi cellulari;
  • descrivere e riconoscere la diversità morfologica delle piante, in relazione alla loro organografia, fisiologia e uso alimentare.

 

Autonomia di giudizio

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà sapere:

  • ragionare criticamente sulle basi biologiche della varietà delle forme e degli stili di vita dei viventi, con enfasi sulle piante di interesse alimentare;
  • interpretare autonomamente dati sperimentali relativi a semplici esperimenti biologici.

 

Abilità comunicative

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà sapere:

  • padroneggiare il vocabolario di base specifico delle materie biologiche;
  • esprimere in maniera efficace e concisa concetti biologici, per iscritto e oralmente.

 

Capacità di apprendimento

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:

  • studiare criticamente su libri di testo;
  • integrare conoscenza teorica e osservazione diretta (con enfasi non esclusiva su anatomia e morfologia vegetale, usi alimentari delle piante);
  • ragionare in maniera logica su quesiti biologici a risposta chiusa;
  • far leva sulle competenze acquisite per affrontare con profitto insegnamenti successivi di matrice biologica.

At the end of the course the student will have acquired notions and tools (e.g. basics in citology, biochemistry, molecular biology of the cell, plant anatomy and morphology, use of light microscopes) useful to understand the workings of biological machineries, focussing on plants. Therefore, the student will start the education and training path in Food Technology, which typically has an applied biology connotation, by acquiring the following skills:

Knowledge and understanding

At the end of the course the student will have to know:

  • the main taxonomic groups, along with their major discriminating features (focussing on plants);
  • the main biological macromolecules and organelles, and their roles in the cell;
  • the different cell types, tissues and organs, along with their functions (focussing on plants, and including their identification by light microscopy);
  • the main primary metabolic processes and cell processes, taking bioenergetics into account;
  • the definition and implications of the so-called central dogma of molecular biology;
  • the phenotypic consequences of specific cellular events, both at the individual and at the population (evolutionary) level;
  • the broad morphological diversity of plants, in relation to their organography, physiology and nutritional value.

 

Applying knowledge and understanding

At the end of the course the student will have to know how to:

  • discriminate the main taxonomic groups (focussing on plants) based on their most typical features;
  • describe the main biological macromolecules and organelles, and predict their roles in specific steps of the cell life;
  • describe and recognise the different cell types, tissues and organs, along with their functions (focussing on plants, and including their identification by light microscopy);
  • describe the main primary metabolic pathways and cell processes by applying basic bioenergetics principles;
  • apply the so-called central dogma of molecular biology to case studies of genetic information flow;
  • predict and interpret the phenotypic consequences of specific cellular events, both at the individual and at the population (evolutionary) level;
  • navigate the morphological diversity of plants, in relation to their organography, physiology and nutritional value.

 

Making judgements

At the end of the course the student will have to know how to:

  • critically think over over the biological underpinnings of the diversity of life forms and styles, focussing on plants as a food source;
  • autonomously draw the main conclusions from very simple biological experiments.

 

Communication skills

At the end of the course the student will have to know how to:

  • master the basic glossary specific to biology;
  • express effectively and concisely biological concepts, both in writing and orally.

 

Learning skills

At the end of the course the student will be able to:

  • critically study on textbooks;
  • integrate theoretical knowledge and direct observations (focussing, though not exclusively, on plant anatomy, morphology and use as food source);
  • think logically over multiple-choice questions on biological topics;
  • leverage on acquired skills to deal profitably with later courses of biological connotation.

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Programma

Le prime 60 ore includono lezioni frontali sui seguenti argomenti:

Principali caratteristiche degli esseri viventi, livelli di organizzazione biologica e principi di tassonomia. Principi fondamentali di evoluzione biologica: il Darwinismo. Principali tipi di legame chimico e gruppi funzionali rilevanti in biologia. Caratteristiche dell’acqua e loro influenza sulla biosfera. Componenti organiche e inorganiche della cellula. Macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici.

Cellule procariotiche ed eucariotiche, animali, fungine e vegetali. Equilibrio osmotico, membrane semipermeabili. Struttura, morfologia e componenti cellulari. Organizzazione delle cellule in tessuti ed organi.

Bioenergetica: ATP ed enzimi, flussi di energia, significato biologico di anabolismo e catabolismo. Glicolisi, respirazione, fermentazione; fotosintesi (C3, C4, CAM).

Duplicazione del DNA. Il codice genetico, la sintesi proteica: dogma centrale della biologia. Struttura ed organizzazione dei cromosomi. Cariotipo. Crescita e divisioni cellulari: mitosi e meiosi. Livelli di ploidia. Cicli vitali di diversi organismi. Riproduzione sessuale e propagazione vegetativa. Cenni di genetica Mendeliana.

L’espressione genica e i livelli del suo controllo negli eucarioti.

Elementi di tassonomia vegetale, organizzazione anatomica e morfologia delle angiosperme (tipi cellulari e anatomia di fiore, embrione, fusto, radice e foglia, accrescimenti secondari).

Approfondimenti su morfologia e fisiologia di frutti e semi, e utilizzo dei fitormoni nella maturazione del frutto. Cenni ai meccanismi di nutrizione e trasporto a lunga distanza nelle piante. Utilizzo alimentare dei principali organi delle piante. Cenni di tassonomia delle piante di interesse alimentare: cereali, cereali non gramineae, leguminose, piante feculifere, saccarifere, oleaginose; piante produttrici di droghe, aromi, spezie e additivi per alimenti.

Le successive 20 ore coprono esercitazioni pratiche di microscopia e anatomia vegetale: struttura e funzionamento di MO, SEM e TEM. Preparazione e anatomia microscopica di funghi e cellule, tessuti ed organi vegetali.

The first 60 hours include seminars on the following topics:

Main characteristics of living beings, biological organization levels and taxonomical principles. Fundamentals in evolution: Darwin’s theory. Main kinds of chemical bonds and functional groups relevant in biology. Water characteristics and their influence on our environment. Organic and inorganic components in the cell. Biological macromolecules: carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids.

Prokaryotic and eukaryotic, plant, fungal and animal cells. Semipermeable membranes and osmotic balance. Cell structure, morphology and components, organization in tissues and organs.

Bioenergetics: ATP and enzymes, energy flows, biological meaning of anabolism and catabolism. Glycolysis, respiration, fermentation, photosynthesis (C3, C4 and CAM).

DNA duplication. The genetic code, protein synthesis: the central dogma of biology. Structure and organization of chromosomes. Karyotype. Cell growth and division processes: mitosis and meiosis. Ploidy levels. Life cycles of different organisms. Sexual and asexual reproduction. Basics in Mendelian genetics.

Gene expression and its control levels in eukaryotes.

Fundamentals in plant taxonomy and anatomical organization in angiosperms (cell types; flowers, fruits, seed, shoot, root and leaf anatomy; secondary growth).

Further insights in the morphology and physiology of fruits and seeds, use of phytohormones in fruit ripening control. Transport mechanisms and nutrition in plants. Flower and embryo development. Seed germination. Nutritional use of the main plant organs. Basics in the taxonomy of plants of nutritional value: cereals, non-gramineae cereals, legumes, plants producing starch, sucrose, oil, drugs, flavours, spices and food additives.

The last 20 hours will cover practical work in microscopy and plant anatomy: the structure and functioning of OM, SEM and TEM microscopes. Preparation, light-microscopy observation and analysis of microscopic fungi, plant organs, tissues and cells.

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Modalità di insegnamento

L’insegnamento consiste di circa 60 ore di lezione frontale e di circa 20 ore dedicate a esercitazioni e attività di laboratorio, in cui lo studente osserva e si esercita ad interpretare (in autonomia, ma in presenza del docente) preparati fungini e vegetali al microscopio ottico. Per le lezioni frontali la docente si avvale di presentazioni, che saranno a disposizione degli studenti sul sito Campusnet per le parti non tratte dai libri di testo consigliati.

The course consists of 60 hours of lectures and 20 hours devoted to laboratory work. During the latter, the student will examine and learn to interpret (autonomously, but under the teacher’s supervision) fungal and plant slides under light microscopy. The teacher makes use of presentations, which are made available to the students on Campusnet, for the parts not taken from the recommended textbooks.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’interazione continua con gli studenti in classe, nel corso delle lezioni frontali e specialmente delle esercitazioni pratiche, viene utilizzata per verificare lo sviluppo dell’autonomia di giudizio e della capacità di apprendimento.

La verifica finale (esame) è identica per frequentanti e non frequentanti e si basa su un test scritto non verbalizzante + esame orale verbalizzante a fine insegnamento. Il test scritto dura 60 minuti e consiste di 12 domande a risposta chiusa sull'intero programma (valore +2 punti se corretto, 0 se non risposto, -0,5 se errato); se il punteggio di questo primo test supera i 13 punti, il docente procede a valutare le risposte a due domande aperte (valore fino a +4 punti ciascuna). Il superamento del test scritto (punteggio uguale o superiore a 18) è un prerequisito per l'ammissione all'esame orale, che copre

l'intero programma e può comprendere l'osservazione microscopica di preparati anatomici vegetali. L'interrogazione è indispensabile per ottenere votazione uguale o superiore a 24/30; l'accesso è aperto a tutti coloro che hanno superato lo scritto ed è a discrezione dello studente salvo casi specifici in cui può essere esplicitamente richiesta dal docente. Gli studenti che hanno superato il test scritto sono quindi automaticamente convocati per l’esame orale dove manifestano la loro scelta: se lo studente sceglie di non essere interrogato e non viene convocato dal docente, può accettare o rifiutare il voto dello scritto, che diviene verbalizzante.

Continuous student-teacher interaction during classes, and especially practical work in the lab is used to assess the development of critical thinking and learning abilities.

The final evaluation (exam) is identical for attending and non-attending students, and consists of a written test + oral exam at the end of the course. The written test will last 60 min and consist of 12 multiple-choice questions, covering the whole programme (+2 points if correct answers, 0 if no answer, -0,5 if incorrect answer); if the score of this first test is equal to or above 13 points, the professor will proceed to score the answers given to two open questions (value up to +4 points per answer). Passing the written test (score equal to or above 18) is a prerequisite for admission to the oral examination, which will cover the whole programme and may include microscope observation of botanical slides. The choice of taking the oral exam is open to all those students who passed the written test, and in specific cases can be asked by the professor. The oral examination is mandatory to pass with grades equal to or above 24/30. Therefore, the students who passed the written test will be summoned for the oral examination; if they choose not to be examined orally and are not summoned by the professor, they can either accept or refuse the score obtained in the written qualifying examination, which will be officially recorded.

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Attività di supporto

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Testi consigliati e bibliografia

Testi base consigliati:

SOLOMON EP, MARTIN CE, MARTIN DW, BERG LR (2017). BIOLOGIA. EdiSES, Napoli. ISBN: 978-88-7959-940-5

GERLACH D, LIEDER J (2014). ATLANTE DI ANATOMIA VEGETALE. Muzzio Scuola, Padova. ISBN: 88-7413-257-3 EAN: 9788874132577

Per approfondimenti e integrazioni è fortemente consigliato l'utilizzo del materiale didattico disponibile su Campusnet (per le parti non prese dai testi consigliati), e di: RINALLO C (2005) BOTANICA DELLE PIANTE DI INTERESSE ALIMENTARE. Piccin Nuova Libraria, Padova. ISBN: 88-299-1767-2

Recommended textbooks:

SOLOMON EP, MARTIN CE, MARTIN DW, BERG LR (2017). BIOLOGIA. EdiSES, Napoli. ISBN: 978-88-7959-940-5

GERLACH D, LIEDER J (2014). ATLANTE DI ANATOMIA VEGETALE. Muzzio Scuola, Padova. ISBN: 88-7413-257-3 EAN: 9788874132577

For further research material, please refer to the "materiale didattico" made available on Campusnet for the parts not taken from the recommended textbooks, and to: RINALLO C (2005) BOTANICA DELLE PIANTE DI INTERESSE ALIMENTARE. Piccin Nuova Libraria, Padova. ISBN: 88-299-1767-2

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    Ultimo aggiornamento: 10/04/2019 14:46
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