PROCESSI BIOCHIMICI ED APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE AGROALIMENTARI

Anno accademico 2024/2025 - Docente: Agatina CAMPISI

Risultati di apprendimento attesi

Fornire conoscenze specifiche di Biochimica applicata allo studio della risposta delle piante agli ormoni e agli stress biotici ed abiotici e sulle applicazioni biotecnologiche agroalimentari. In particolare, e con riferimento ai Descrittori di Dublino, il corso si propone di fornire le seguenti conoscenze e capacità.

Conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente conoscerà, da una prospettiva biochimica, i principali metaboliti primari e secondari delle piante e dei microrganismi, il loro impatto sulla produttività delle piante e l’eventuale uso farmacologico e nutrizionale.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Esercizi individuali e di gruppo, tesi a verificare la comprensione dei concetti previsti dal corso.Autonomia di giudizioSomministrazione di verifiche formative in itinere finalizzate all’autovalutazione della comprensione e dell’apprendimento di unità didattiche già completate; valutazione consapevole della didattica.

Abilità comunicative

Lo studente rafforzerà il linguaggio tecnico della biochimica e le capacità comunicative attraverso le interazioni con il docente e con i colleghi durante il corso.

Capacità di apprendimento

Lo studente sarà in grado di aggiornarsi e di ampliare le proprie conoscenze attingendo in maniera autonoma a testi, articoli scientifici e piattaforme online.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L'insegnamento prevede 49 ore di lezione frontale (o a distanza) e 14 ore di esercitazioni in aula attraverso l'esposizione e dibattiti partecipati tra gli studenti su ricerche, casi studio o argomenti inerenti alle tematiche del corso.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata -Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento, prof.ssa Giovanna Tropea Garzia e prof.ssa Anna De Angelis.

Prerequisiti richiesti

Conoscenze di Biologia e di Biochimica generale.

Frequenza lezioni

Altamente consigliata.

Contenuti del corso

Carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici.

Principali vie metaboliche connesse alla formazione dei metaboliti secondari (Fotosintesi. Pool degli esoso fosfati. Sintesi e degradazione di saccarosio e di amido. Pool metabolico dei trioso fosfato/pentoso fosfato. Interazioni tra pool dell'esoso fosfato e del pentoso fosfato/trioso fosfato. Glicolisi, Via dei pentoso fosfati, Ciclo di Krebs. Fosforilazione ossidativa. Ossidasi alternativa. Sintesi e catabolismo degli acidi grassi. Fissazione simbiontica dell’azoto. Assorbimento e riduzione dei nitriti e dei nitrati. Assorbimento e trasporto del solfato. Via di assimilazione riduttiva del solfato.).

Composti fenolici: via dell’acido scichimico e degli aminoacidi aromatici. Biosintesi dei fenoli semplici.

Biosintesi della lignina. Cumarine. Stilbeni, dibenzili, benzochinoni, naftochinoni e antrachinoni. Biosintesi dei fenoli complessi: flavonoidi e tannini. Terpenoidi.

Via dell’acido mevalonico e biosintesi dell’isoprene.

Monoterpeni, sesquierpeni, diterpeni, triterpeni, tetraterpeni, politerpeni.

Metaboliti secondari contenenti azoto.

Alcaloidi. Alcaloidi nicotinici e tropanici. Alcaloidi isochinolinici. Alcaloidi indolici. Glucosidi cianonegetici. Glucosinolati. Aminoacidi non proteici.

Cenni sulle principali vie di trasduzione del segnale. Metaboliti secondari e ormoni vegetali nell'adattamento delle piante agli stress abiotici e biotici.

Controllo di fitopatogeni mediante l’ingegneria genetica.

Ingegnerizzazione genetica dei lipidi per il miglioramento di oli alimentari.

Applicazioni biotecnologiche sulla biosintesi di terpenoidi ed alcaloidi.

Ingegnerizzazione metabolica per la produzione di fenilpropanoidi: fonte di fibre avanzate, pigmenti, sostanze di interesse farmaceutico e di aromi.

Testi di riferimento

Buchanan B.B., Gruissem W., Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.

Maffei – Biochimica vegetale – Piccin.

Taiz, Zeiger – Fisiologia vegetale – Piccin.

Dewick P.M. – Chimica, Biosintesi e Bioattività delle Sostanze Naturali- Piccin.

Nelson D.L., Cox M.M. I principi di Biochimica di Lehninger. Edizione VIII. Ed. Zanichelli.

Programmazione del corso

	Argomenti	Riferimenti testi
1	Introduzione su carboidrati, lipidi, proteine, nucleotidi	Nelson D.L., Cox M.M. I principi di Biochimica di Lehninger. Edizione VIII. Ed. Zanichelli.
2	Principali vie metaboliche connesse alla formazione dei metaboliti secondari.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
3	Fotosintesi: reazioni luce dipendenti e luce indipendenti.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
4	Ciclo di Calvin	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
5	Fotorespirazione. Piante C4 e CAM.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
6	Pool degli esoso fosfati. Sintesi e degradazione di saccarosio e di amido.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
7	Pool metabolico dei trioso fosfato/pentoso fosfato. Interazioni tra pool dell'esoso fosfato e del pentoso fosfato/trioso fosfato.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
8	Glicolisi.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
9	Via dei pentoso fosfati.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
10	Ciclo di Krebs.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
11	Fosforilazione ossidativa. Ossidasi alternativa.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
12	Sintesi e catabolismo degli acidi grassi.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
13	Fissazione simbiontica dell’azoto.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
14	Assorbimento e riduzione dei nitriti e dei nitrati.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
15	Assorbimento e trasporto del solfato. Via di assimilazione riduttiva del solfato.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
16	Composti fenolici: via dell’acido scichimico e degli aminoacidi aromatici.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
17	Biosintesi dei fenoli semplici.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
18	Biosintesi della lignina. Cumarine. Stilbeni, dibenzili, benzochinoni, naftochinoni e antrachinoni.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
19	Biosintesi dei fenoli complessi: flavonoidi e tannini. Terpenoidi.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
20	Via dell’acido mevalonico e biosintesi dell’isoprene.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
21	Monoterpeni, sesquierpeni, diterpeni, triterpeni, tetraterpeni, politerpeni.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
22	Metaboliti secondari contenenti azoto. Alcaloidi. Alcaloidi nicotinici e tropanici.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
23	Alcaloidi isochinolinici. Alcaloidi indolici. Glucosidi cianonegetici. Glucosinolati. Aminoacidi non proteici.	Maffei – Biochimica vegetale – Piccin
24	Principali vie di trasduzione del segnale.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
25	Metaboliti secondari e ormoni vegetali nell'adattamento delle piante agli stress abiotici e biotici.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
26	Ingegnerizzazione metabolica per la produzione di fenilpropanoidi: fonte di fibre avanzate, pigmenti, sostanze di interesse farmaceutico e di aromi.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
27	Controllo di fitopatogeni mediante l’ingegneria genetica.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
28	Ingegnerizzazione genetica dei lipidi per il miglioramento di oli alimentari. Applicazioni biotecnologiche sulla biosintesi di terpenoidi ed alcaloidi.	Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame sarà orale e verterà esclusivamente sugli argomenti trattati a lezione. Le domande sono mirate alla valutazione ragionata della conoscenza del programma svolto.

Le date di esami saranno pubblicate nel sito del Dipartimento.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

1) Descrizione di una via metabolica.

2) Funzione e biosintesi dei metaboliti bioattivi delle piante.

3) Produzione biotecnologica ed applicazioni di metaboliti bioattivi delle piante.

Corso di laurea magistrale in

Biotecnologie agrarie