BIOCHIMICA VEGETALE

Anno accademico 2024/2025 - Docente: LUCA VANELLA

Risultati di apprendimento attesi

Fornire conoscenze riguardo il metabolismo primario e secondario nelle piante. Fornire conoscenze specifiche di biochimica applicata allo studio della risposta delle piante agli ormoni e agli stress biotici ed abiotici.

In particolare, e con riferimento ai cosiddetti 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 giudizio

Somministrazione 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 42 ore di lezione frontale.

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.

Prerequisiti richiesti

Conoscenza della Biologia Farmaceutica


Frequenza lezioni

Altamente consigliata

Contenuti del corso

Introduzione generale al corso.

Strutture, proprietà e funzioni delle macromolecole biologiche: aminoacidi, proteine, glucidi, lipidi.

Enzimi: definizione, distribuzione, nomenclatura, meccanismo d’azione, specificità,affinità, isoenzimi, sistemi multienzimatici.

Acidi nucleici: DNA e RNA: strutture e funzioni; duplicazione, riparazione, trascrizione, maturazione dell’RNA.

La fotosintesi: reazioni al buio. Struttura, funzione e regolazione dei principali enzimi del ciclo di Calvin. Struttura, funzione e regolazione degli enzimi del ciclo C4 e del metabolismo acido delle crassulacee.

Produzione di metabolici primari

I carboidrati: pool degli esosi fosfati, sintesi dell’amido e del saccarosio, regolazione del metabolismo tra la produzione di saccarosio e quella di amido, pool metabolico trioso/pentoso fosfato, interazioni tra i pool dell’esoso fosfato e del pentoso fosfato/trioso fosfato, modulazione  dell’espressione genica da parte dei carboidrati, glicolisi, gluconeogenesi, sintesi e catabolismo della cellulosa. Respirazione e fotorespirazione: ciclo di Krebs, trasporto elettronico mitocondriale nelle piante, sintesi mitocondriale di ATP nelle piante, ossidasi alternativa.

I lipidi: biosintesi de novo degli acidi grassi, desaturazione ed allungamento degli acidi grassi, sintesi degli acidi grassi insoliti, sintesi e catabolismo dei lipidi di deposito: β-ossidazione perossisomiale e gliossisomiale.

Produzione di metabolici secondari

Via dell’acido scichimico e degli amminoacidi aromatici. Biosintesi dei flavonoidi e dei tannini. Via dell’acido mevalonico e biosintesi dell’isoprene. Alcaloidi. Aminoacidi non proteici.

La fissazione biologica dell’azoto:

Ciclo dell’azoto, riduzione dell’azoto molecolare, nitrogenasi, leghemoglobina, prodotti di fissazione biologica dell’azoto.

Nutrizione delle piante

Assunzione ed assimilazione dell’azoto inorganico di trasporto dell’azoto, via del corismato, assorbimento e trasporto dell’ammoniaca, riduzione del nitrato e del nitrito. Amminotransferasi. Utilizzo dell’azoto nel metabolismo della pianta. Biosintesi degli amminoacidi essenziali. Biosintesi delle basi purinuche e pirimidiniche. Assimilazione del solfato, assorbimento del solfato, via di assimilazione riduttiva del solfato.

Biochimica vegetale e risposta agli stress: risposta agli stress ambientali, risposta agli stress biotici. Risposta agli stress abiotici, risposta agli stress da erbicidi. stress ossidativo, stress da congelamento, stress da calore, stress dovuti a carenza idrica. Sintesi e funzioni del glutatione e dei suoi derivati.

Ormoni: Natura, azione, tipi di recettori per gli ormoni, meccanismo d’azione molecolare degli ormoni, molecole di trasduzione del segnale, secondi messaggeri, vie di traduzione del segnale associate ai regolatori della crescita.


Carboidrati, Lipidi, Proteine, Acidi Nucleici: classificazione e principali vie metaboliche connesse alla formazione dei metaboliti secondari (Glicolisi, Via dei pentoso fosfati, Fosforilazione ossidativa, Fotosintesi, Ciclo di Calvin, Sintesi del Saccarosio e dell'amido, sintesi acidi grassi).

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.


Testi di riferimento

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

2- Pinton, Cocucci, Nannipieri, Trevisan- Fondamenti di biochimica agraria- Patron Editore

3- Maffei – Biochimica vegetale – Piccin

4- Raven, Evert, Eichhorn – Biologia delle piante - Zanichelli

5 -Taiz, Zeiger – Fisiologia vegetale – Piccin

6 - Paul M.Dewick – Chimica, Biosintesi e Bioattività delle Sostanze Naturali- PICCIN


ALTRO MATERIALE DIDATTICO

http://studium.unict.it

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione su carboidrati, lipidi, proteine, nucleotidiPinton et al., Fondamenti di biochimica agraria
2 Metabolismo dei carboidrati Pinton et al., Fondamenti di biochimica agraria. Maffei – Biochimica vegetali – Piccin
3 Fotosintesi Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
4 Ciclo di Calvin Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
5 Fotorespirazione Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
6 Piante CAM e C4 Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
7 Respirazione Cellulare Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
8 Fosforilazione ossidativa Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
9 Peculiarità della respirazione cellulare delle piante Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
10 Biosintesi e degradazione degli acidi grassi nelle piante Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
11 metabolismo secondario Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
12 Compsti Fenolici Maffei – Biochimica vegetali – Piccin
13 Terpeni Maffei – Biochimica vegetali – Piccin
14 Alcaloidi Maffei – Biochimica vegetali – Piccin
15 Ormoni Vegetali Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli
16 Stress Abiotici e Biotici Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli
17 Glucosidi Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento


L'esame sarà scritto a risposta multipla. La prova verterà esclusivamente sugli argomenti trattati a lezione. La tipologia di esercizi della prova d'esame sarà affrontata durante il corso. Le date di esami saranno pubblicate nel sito del Dipartimento.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

La biosintesi degli acidi grassi nelle piante ha luogo:

A. Nel citosol.

B. Nei gliossisomi.

C. Nei perossisomi.

D. Nei plastidi.