Codice insegnamento

4S02771

Docente

Luca Dall'Osto

Coordinatore

Luca Dall'Osto

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE

Periodo

Secondo semestre dal 6 mar 2023 al 16 giu 2023.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi di apprendimento

Il corso tratta dei principali gruppi di metaboliti secondari delle piante e dei microrganismi da una prospettiva biochimica e biosintetica, con riferimenti a come l'ingegneria genetica può essere utilizzata per manipolare i livelli dei metaboliti secondari di valore economico, così come quelli di importanza per la salute e nella dieta dell’uomo. Il corso di metabolismo secondario si propone di dare una visione integrata di alcuni aspetti fondamentali del metabolismo secondario a partire dalla relazione tra funzione biologica dei metaboliti secondari nella difesa da stress biotici ed abiotici. In particolare verranno trattati i motivi per cui un numero così grande di metaboliti secondari delle piante possiede attività farmacologia. Il corso definisce le principali classi di metaboliti secondari, le loro vie di biosintesi, i metodi di identificazione dei geni codificanti le tappe delle vie biosintetiche ed infine i principali approcci per la modificazione genetica delle piante e dei microrganismi per ottenere una produzione mirata di metaboliti secondari con valore applicativo, indicando vantaggi e svantaggi dei diversi metodi.

Prerequisiti e nozioni di base

Possono essere annoverate tra i prerequisiti le nozioni di base, le conoscenze e le competenze acquisite dallo studente frequentando gli insegnamenti del primo anno “Genomica”, “Bioinformatica”, “Scienze omiche”. Non sono previste nel Regolamento Didattico del CdS propedeuticità obbligatorie.

Programma

Il programma dell’insegnamento prevede la presentazione e trattazione dei seguenti argomenti:
1. Ripasso delle principali vie metaboliche, interconnessione del metabolismo, attivazione del metabolismo secondario.
2. Definizione e sistematica dei metabolici secondari (MS)
3. Funzione ecologica dei MS e azione farmacologia su mammiferi e insetti.
4. I terpenoidi, la sintesi di IPP (isopentenil pirofosfato) nel citosol e nel plastidio. Ruolo dei terpenoidi nella difesa della pianta. La gomma. Applicazioni biotecnologiche.
5. Gli alcaloidi, biosintesi, raggruppamenti funzionali e attività biologica, definizione delle principali vie metaboliche. Applicazioni biotecnologiche.
6. I fenilpropanoidi, biosintesi e funzione ecologica. Fenoli, polifenoli e tannini: classificazione e biosintesi. Applicazioni biotecnologiche. Biosintesi di lignine.
7. I flavonoidi: biosintesi, localizzazione, significato ecologico. Sintesi e modificazione del colore dei fiori a scopo commerciale. Applicazioni biotecnologiche.
8. Composti contenenti zolfo: biosintesi dei glucosinolati e alliine. Fattori ambientali e genetici che influenzano l’espressione dei glucosinolati. Metabolismo e detossificazione degli isotiocianati. Effetti anti-nutritivi nel bestiame e nell’uomo, effetti benefici dei composti solforati nella dieta umana. Ingegneria metabolica.
9. Psoraleni e acetileni: distribuzione nelle piante di interesse alimentare, biosintesi, prospettive in relazione alla sicurezza alimentare.
10. Polichetidi, metaboliti secondari prodotti da batteri. Modalità di biosintesi, possibilità di intervento biotecnologico.
11. Ingegneria metabolica: trasformazione cloroplastica (piante e alghe) e importanza di questa tecnica nell’espressione di prodotti secondari.
12. Ingegneria metabolica: risorse genetiche da microrganismi non coltivabili e simbionti; metagenomica, metatrascrittomica, tecniche per l’individuazione di nuove attività enzimatiche.
13. Metaboliti secondari nei principali alimenti.
14. Biotecnologie degli aromi: aromi prodotti da lieviti nelle principali bevande fermentate e interventi biotecnologici; produzione di vanillina con metodi chimici, enzimatici e biotec; produzione di metaboliti secondari da colture di cellule vegetali; ingegneria metabolica di piante di interesse alimentare per la modulazione del set di aromi.

Bibliografia

Modalità didattiche

Il docente utilizzerà lezioni frontali , seminari tenuti da esperti esterni, presentazioni individuali di risultati della ricerca scientifica nel campo dell’ingegneria metabolica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’accertamento dei risultati di apprendimento prevede una prova orale di verifica delle conoscenze acquisite. Per accedervi è necessario aver completato la presentazione di un articolo a scelta tra una lista fornita e proposta di continuazione della linea di ricerca.
L’esame mira a verificare abilità di analisi, di sintesi, di interpretazione/valutazione di casi-studio specifici, nonché l’abilità di riorganizzazione i contenuti studiati anche in situazioni nuove (prove a bassa strutturazione). La prova di accertamento riguarda potenzialmente tutti gli argomenti nel programma consegnato in apertura del corso allo studente. Il tempo dedicato all’esame è compreso in genere tra 30 e 40 minuti. Non sono previste prove in itinere. Le modalità d’esame non sono differenziate fra frequentanti e non fre-quentanti.

Criteri di valutazione

Il colloquio mira a verificare il grado di conoscenza maturata, la capacità analitica, la proprietà di linguaggio, l’abilità di collegare in forma sistemica le conoscenze in modo preciso e organico, la capacità di proporre strategie biotecnologiche per ottenere organismi con caratteri migliorati.

Criteri di composizione del voto finale

La valutazione finale è espressa in trentesimi.

Lingua dell'esame

italiano