Biotecnologie Agro-Alimentari e Industriali

Obiettivi generali: l’obiettivo principale dell’insegnamento è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base sulla organizzazione e funzione della cellula, con speciale attenzione alla cellula eucariotica animale. Le lezioni frontali prevedono un percorso formativo che fornisce conoscenze di base sulla cellula procariotica, per continuare con lo studio approfondito degli aspetti morfologici e funzionali della cellula eucariotica, particolarmente quella animale. Tutti questi concetti teorici sono ripresi nelle quattro sessioni di esercitazione proposte agli studenti, che forniscono conoscenze pratiche sull’utilizzo della microscopia ottica per studiare la morfologia di cellule pro- ed eucariotiche, così come la loro organizzazione nei diversi tessuti dell’organismo animale.
Obiettivi specifici: gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite): la diversità delle cellule (procariotiche ed eucariotiche), tutte le componenti che rendono funzionale la cellula, a partire dalle molecole biologiche nell’ambiente acquoso, proseguendo con la struttura e la funzione dei lipidi nelle membrane biologiche; le proteine compresa la modalità di sintesi, struttura e smistamento; gli acidi nucleici dalla sintesi alla descrizione dei meccanismi che determinano il flusso dell’informazione genetica; la compartimentalizzazione spaziale e funzionale della cellula eucariotica; funzioni cellulari complesse quali la comunicazione, divisione e morte cellulare, così come l’organizzazione per costituire i quattro tipi di tessuti animali.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado (competenze acquisite): di riconoscere le diverse tipologie di cellule e tessuti a livello di microscopia ottica, e i diversi organelli cellulari tramite microscopia elettronica; di ragionare sui meccanismi molecolari alla base del funzionamento della cellula; e di capire le metodologie che hanno portato a comprendere tali meccanismi.
Le capacità critiche e di giudizio degli studenti vengono stimolate durante le esercitazioni pratiche di laboratorio in cui utilizzano il microscopio per l’osservazione di tessuti e devono riportare gli elementi fondamentali del preparato tramite una riproduzione schematica su una scheda che viene successivamente valutata dal docente.
La capacità di esporre le nozioni apprese viene stimolata durante la discussione degli argomenti e dei relativi dubbi in aula, dedicando alla fine del corso una intera lezione ai dubbi sugli argomenti trattati, e valutata successivamente in sede di esame orale. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di esporre argomenti di biologia cellulare con la terminologia scientifica appropriata.
Gli studenti vengono stimolati a studiare autonomamente gli argomenti trattati durante il corso, integrando gli appunti personali e le dispense con i libri di riferimento consigliati dal docente. In tal modo sviluppano la capacità di acquisire una visione d’insieme dei processi biologici, integrando i singoli argomenti.

L’insegnamento di Botanica ha l’obiettivo di fornire una preparazione di base sulla struttura e le funzioni degli organismi vegetali, come premessa per l’acquisizione di competenze necessarie all’analisi integrata dei sistemi vegetali e al loro utilizzo nelle biotecnologie vegetali. Specifici obiettivi formativi sono: fornire informazioni teorico/pratiche necessarie per la comprensione della struttura e delle funzioni della cellula vegetale e dei diversi livelli di organizzazione; rendere gli studenti capaci di riconoscere le organizzazioni fungine e il loro ruolo negli ecosistemi; fornire informazioni per la comprensione della morfologia e dell’anatomia dei vegetali superiori; fornire informazioni per la comprensione dei processi di riproduzione.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite): - i diversi livelli di organizzazione del corpo degli organismi vegetali; - le peculiarità morfo-funzionali della cellula vegetale; - i tessuti meristematici, primari e secondari dei vegetali superiori; - la struttura e identificare le funzioni degli organi; - l’organizzazione cellulare e il ciclo biologico dei funghi; - l’utilizzo dello stereo-microscopio e del microscopio ottico; - le tecniche istologiche per la diagnostica di tessuti primari e secondari; - le chiavi analitiche per il riconoscimento dei vegetali superiori

L’insegnamento prevede 64 ore (8 CFU) di didattica frontale, organizzate in 5 unità didatiche, e 12 ore (1CFU) di esercitazioni di laboratorio.

1à Unità – Cellula procariote e cellula eucariote vegetale (20 ore)

Procarioti: Batteri del ciclo biogeochimico dello zolfo e dell’azoto. Batteri fotosintetici.

Compartimentazione della cellula vegetale eucariote. Mitosi e citodieresi. Citoscheletro. Lamella mediana e plasmodesmi. Parete cellulare. Plastidi e loro interconversione. Struttura e funzioni del cloroplasto. Vacuolo e suoi ruoli. Tallo e Cormo: Tipi ed organizzazione.

2à Unità – descrizione del regno Funghi e delle divisioni dei vegetali (28 ore)

Generalità cellulari e pseudotessutali di Zigomiceti, Ascomiceti e Basidiomiceti. Riproduzione ed attività metaboliche in relazione al ruolo nell’ecosistema ed alle principali applicazioni biotecnologiche. Alghe: generalità cellulari e pseudotessutali dei principali gruppi, metabolismo, applicazioni biotecnologiche. Adattamento delle pseudocormofite e cormofite alla vita terrestre: il bilancio idrico ed origine del sistema vascolare. Briofite: citologia, organizzazione pseudotessutale. Ruolo come bioindicatori. Tracheofite: i tessuti e gli organi della pianta. Meristemi primari: ruoli dei meristemi apicali e laterali nella crescita della pianta, ed applicazioni nella micropropagazione. Radice, Fusto e Foglie: struttura e funzioni. Caulogenesi e Rizogenesi avventizia ed applicazioni biotecnologiche.

Crittogame vascolari: caratteristiche morfo-anatomiche.

Spermatofite: formazione dell’ovulo e del seme in Gimnosperme ed Angiosperme. Meristemi secondari: attività del cambio cribro-vascolare e di quello subero-fellodermico. Definizione del corpo secondario di fusto e radice in Gimnosperme ed Angiosperme ed implicazioni adattative ed applicazioni biotecnologiche relative a legno e sughero. Angiosperme: caratteristiche morfo-funzionali degli apparati vegetativi e riproduttori.

3à Unità - Interazioni fra organismi (2 ore)

Strategie predatorie e simbiosi antagoniste e mutualistiche. Micorrize ed il loro ruolo nella crescita delle piante. Licheni.

4à Unità - Riproduzione vegetativa e sessuale dei vegetali (10 ore).

Alternanza di generazione nei vegetali, ruolo di mitosi e meiosi e cicli metagenetici. Riproduzione sessuale ed asessuale nelle alghe. Riproduzione asessuale e sessuale in epatiche e muschi. Riproduzione asessuale e sessuale (isosporia ed eterosporia) nelle crittogame vascolari. Riproduzione asessuale e sessuale nelle spermatofite. Polline: comparsa e ruolo nella riproduzione sessuale di Gimnosperme ed Angiosperme

5à Unità – Il fiore (4 ore).

Fiore: ontogenesi. Stame: microsporogenesi e microgametogenesi. Pistillo: macrosporogenesi e macrogametogenesi. Impollinazione. Doppia fecondazione. Frutto: ontogenesi, organizzazione tissutale, caratteristiche nutrizionali. Seme: formazione dell’embrione nel seme. Embriogenesi avventizia e semi sintetici ed applicazioni biotecnologiche.

Attività pratiche di laboratorio (12 ore)

Metodiche sperimentali: Uso del microscopio ottico e dello stereomicroscopio. Osservazioni miscroscopiche della cellula procariote e eucariote vegetale e delle strutture che caratterizzano quest'ultima. Osservazioni microscopiche di alche e funghi. Tecniche di prelievo di pseudotessuti e tessuti. Reazioni cito-chimiche di riconoscimento di organuli cellulari. Tecniche istologiche per la diagnostica di tessuti primari e secondari dei diversi organi della pianta. Osservazioni allo stereo-microscopio del fiore e sue strutture.

• Gli argomenti riportati nel programma di botanica sono trattati nel testo consigliato
• Testi di riferimento: Botanica generale e Diversità Vegetale - Pasqua et al., V edizione - Piccin Editore

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste in un esonero intermedio e una prova orale finale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Nelle prove viene valutato il livello delle conoscenze raggiunto, vengono inoltre valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica.

I testi consigliati sono:

Botanica

Botanica generale e Diversità Vegetale - Pasqua et al., V edizione - Piccin Editore

Obiettivi generali Questo modulo fornisce un corso sul calcolo differenziale ed integrale per funzioni di una variabile reale, esponendo sia le tecniche che alcune applicazioni. Fornisce inoltre un’introduzione alla probabilità e le conoscenze di base sui metodi di analisi statistica dei dati sperimentali.
Obiettivi specifici 1) Conoscenza e capacità di comprensione Alla fine del corso, lo studente/la studentessa avranno appreso: a) il concetto di numero reale e i fondamenti della teoria degli insiemi numerici; b) il concetto di limite per funzioni reali di variabile reale (in un punto, all'infinito); c) il concetto di funzione continua, derivabile, integrabile; d) il concetto di campione e di test statistico.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Alla fine del corso, lo studente/la studentessa sarà in grado di: a) applicare conoscenze di base su sottoinsiemi della retta reale; b) calcolare limiti di funzioni; c) determinare proprietà qualitative e quantitative di funzioni reali di variabili reali (monotonia, esistenza di massimi e minimi); d) calcolare integrali di funzioni reali elementari di variabile reale definite su intervalli della retta reale; e) progettare ed eseguire semplici test statistici in diverse situazioni sperimentali.
3) Autonomia di giudizio Durante il periodo delle lezioni verranno distribuiti, telematicamente, fogli di esercizi e questionari di autovalutazione. Attraverso lo svolgimento in autonomia degli esercizi, e la correzione svolta collegialmente in classe, lo studente/la studentessa acquisirà sia la capacità di valutare le proprie competenze, che la capacità di affrontare problemi affini a quelli studiati.
4) Abilità comunicative Lo svolgimento in forma scritta degli esercizi assegnati, sia in classe che durante le prove d'esame, lo svolgimento della prova orale, permetteranno allo studente/alla studentessa di valutare le proprie capacità di comunicare ad altri, in forma corretta, le conoscenze acquisite durante il corso.
5) Capacità di apprendimento Alla fine del corso lo studente/la studentessa sarà in grado di generalizzare a casi più complessi le conoscenze di base dell'analisi matematica e della statistica; tale abilità viene acquisita grazie allo svolgimento di esercizi (a volte declinati con una versione di tipo teorico) distribuiti nel periodo delle lezioni.

Questo corso offre un'introduzione alla Termodinamica, alla Cinetica e ai Metodi Spettroscopici utilizzati per lo studio dei sistemi biologici. Le diverse parti del corso saranno indipendenti. Tuttavia, le diverse sezioni saranno legate dai modelli della cinetica, che sono fondamentali nella descrizione delle osservazioni spettroscopiche e dall'attenzione riservata alle applicazioni della spettroscopia rivolte alla caratterizzazione di sistemi biochimici.

Spettroscopia: Questa sezione introduce i principi della spettroscopia e discute applicazioni di tecniche specifiche allo studio della struttura e della dinamica di sistemi biochimici. La prima parte tratta di: spettroscopia rotazionale, vibro-rotazionale, assorbimento UV/visibile, fluorescenza e dicroismo circolare. La seconda parte descrive la Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Particolare enfasi è posta sull’uso delle tecniche spettroscopiche che offrono informazioni sulla dinamica e le interazioni molecolari.

Termodinamica: Primo principio della termodinamica, Entropia e secondo principio della termodinamica per sistemi aperti e chiusi. Terzo principio ed energie di Gibbs ed Helmholz. Diagrammi di stato di miscele reali (diagrammi di fase, diagrammi di equilibrio, diagrammi di Entalpia ed Entropia, sistemi multicomponente). Determinazione delle proprietà di mescolamento (equazione di stato, grandezze parziali molari). Condizioni di equilibrio (equilibrio liquido-vapore, casi particolari, legge di Raoult e legge di Henry). Termodinamica delle reazioni chimiche (Entalpia di reazione, equilibrio di reazione, calorimetria). Fenomeni di trasporto.

Cinetica: Questa parte riguarda la teoria e le applicazioni delle tecniche cinetiche allo studio della dinamica dei sistemi biologici.

Esame sugli argomenti del Corso

Testi consigliati

P.W. ATKINS J DE PAULA ELEMENTI DI CHIMICA FISICA, Zanichelli

Alcuni riferimenti in:

R. M. SILVERSTEIN, F.X. WEBSTER IDENTIFICAZIONE SPETTROSCOPICA DI COMPOSTI ORGANICI (Casa ED. Ambrosiana)

C.N. BANWELL-FUNDAMENTALS OF MOLECULAR SPECTROSCOPY (McGraw-Hill)

CANTOR, SCHIMMEL - BIOPHYSICAL CHEMISTRY (Freeman Ed.)

OBIETTIVI FORMATIVI Questo insegnamento si propone di trasmettere allo studente una buona conoscenza degli elementi base della Chimica organica e della Chimica degli alimenti. Verranno esaminate le principali classi di composti organici, mettendone in evidenza sia gli aspetti più “formali” sia la reattività e, di conseguenza, l’insieme degli effetti che ne controllano il comportamento. A questo secondo aspetto verrà dedicata un’attenzione particolare. Delle reazioni più significative verrà esaminato il meccanismo, commentando le teorie che sono alla base dei processi interpretativi. Verranno trattate anche alcune delle principali classi di composti naturali con l’intento di mostrare che i principi che governano le reazioni dei composti organici in laboratorio sono gli stessi che governano le reazioni dei principi nutritivi degli alimentari. Lo studente acquisirà le nozioni di base in merito alle proprietà ed alle funzioni dei macro e microcomponenti degli alimenti, alle principali modificazioni a loro carico durante le fasi di trasformazione e conservazione dei prodotti alimentari. Tali acquisizioni sono necessarie allo studente per comprendere ed applicare le principali determinazioni idonee al monitoraggio e sviluppo di processi tecnologici e alla verifica della qualità e genuinità dei prodotti alimentari.
Conoscenza e capacità di comprensione
Il principale obiettivo formativo è di stimolare lo studente a un metodo di studio che gli permetta di fare propri i principi generali della materia e farne uso, privilegiando la comprensione e la razionalizzazione dei fenomeni piuttosto che la semplice memorizzazione di dati. In sostanza, tutto l’insieme delle conoscenze trasmesse durante il corso permetterà allo studente di acquisire dei concetti fondamentali della Chimica Organica e di sviluppare una solida base razionale con cui affrontare i problemi legati a tale disciplina. L’insegnamento indirizza alla conoscenza e alla comprensione dei nutrienti e la loro struttura chimica, delle caratteristiche chimico/fisiche e dell’effetto sull’organismo dei costituenti degli alimenti, della struttura dei costituenti alimentari, dei fenomeni di alterazione degli alimenti, dei potenziali rischi derivanti dalla cottura e preparazione degli alimenti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà acquisire conoscenze e competenze che gli permettano di impiegare le informazioni teoriche e le abilità operative acquisite nell’ambito della Chimica Organica nel campo della Chimica degli Alimenti. Le conoscenze acquisite dovranno rappresentare la base di partenza per affrontare in modo autonomo e creativo le problematiche tipiche della Chimica Organica - anche tematiche diverse da quelle esaminate durante il corso - e, in questo ambito, per pianificare e condurre in modo efficace la propria attività. Lo studente potrà acquisire capacità critiche necessarie per valutare la qualità e sicurezza dei prodotti alimentari, la composizione delle materie prime. Il corso offre allo studente gli strumenti per la comprensione dei fenomeni in modo che sia in grado di applicare le conoscenze del sapere acquisite, ottenendo le capacità del sapere fare (abilità).
Autonomia di giudizio
L’autonomia di giudizio verrà stimolata mediante l’analisi di quesiti posti durante la lezione, illustrando gli elementi che hanno portato a sostenere una determinata soluzione e favorendo discussioni sulla validità o meno di proposte alternative. L'autonomia di giudizio verrà verificata tramite prove orali riguardanti la capacità di elaborare in modo autonomo e originale le tematiche trattate. L’apprendimento di concetti fondamentali andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nell’interpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso.
Abilità comunicative
Lo studente acquisirà la capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa, con un linguaggio tecnico appropriato e chiaro, le proprie conoscenze. Le abilità comunicative verranno stimolate mediante l’organizzazione di seminari individuali che gli studenti dovranno presentare facendo uso degli strumenti tecnici e informatici necessari.
Capacità di apprendere Lo studente, oltre ad acquisire le competenze e le conoscenze necessarie al superamento dell’esame, dovrà sviluppare un metodo di apprendimento che gli permetta di impossessarsi dei principi fondamentali della Chimica Organica e degli alimenti in modo da essere in grado di poter gestire con facilità il processo continuo di aggiornamento e approfondimento che questa disciplina richiede. Lo studente saprà collegare e integrare le conoscenze apprese con campi disciplinari affini.

Programma:

Nozioni introduttive. Oggetto della ricerca chimica. Fenomeni chimici. Leggi fondamentali della chimica. Particelle elementari, protone, neutrone, elettrone, numero atomico, numero di massa, simboli e notazione chimica. La mole. Teoria atomica. Atomi e loro proprietà. Massa atomica. Numero di Avogadro. Molecole e peso molecolare. Tipi di composti chimici e loro nomenclatura. Reazioni chimiche: reazioni acido-base. reazioni di ossido-riduzione, conservazione della massa e della carica, bilanciamento di una reazione chimica. Calcoli stechiometrici. Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Applicazioni numeriche.

Struttura atomica. Spettri atomici. Modello di Bohr. Ipotesi di De Broglie. Modello ondulatorio dell’atomo di idrogeno. Numeri quantici e orbitali atomici. Spin elettronico. Principio di esclusione di Pauli. Configurazione elettronica degli atomi polielettronici. Tavola periodica. Metalli e non-metalli.

Legame chimico: concetto di valenza. I diversi tipi di legame e loro proprietà: ordine, energia, distanza di legame, momento dipolare. Teoria del legame di valenza. Legami σ e π. Orbitali ibridi, risonanza. Geometria molecolare. Modello della repulsione delle coppie elettroniche (VSEPR), Elettronegatività, molecole polari. Legami intermolecolari. 30 ore

Stati di aggregazione e cambiamenti di stato. Stato aeriforme, liquido e solido. Diagrammi di stato. Le soluzioni e le loro proprietà colligative. Equilibri tra fasi e regole delle fasi. Principio di Le Chatelier. Concetto di equilibrio. Reazioni ed equilibri chimici. Costante di equilibrio Fattori che influenzano la posizione dell’equilibrio. Applicazioni numeriche. 24 ore

Dissociazione elettrolitica. Elettroliti e loro proprietà in soluzione. Acidi e basi. Definizione e teorie sugli equilibri acido-base. Relazioni tra struttura molecolare e proprietà acido-base. Equilibri acido-base nelle soluzioni acquose. Titolazioni. Indicatori. Solubilità. Equilibri di solubilità e fattori che li influenzano. Reazioni di ossidoriduzione. Elementi di cinetica. Velocità, ordine, molecolarità di una reazione, costante cinetica e sua dipendenza dalla temperatura. Equazione di Arrhenius, energia di attivazione. Cenni sulla teoria delle collisioni. Catalisi. Cenni di Chimica inorganica. Nomenclatura sistematica. Elementi dei gruppi principali e loro composti. Applicazioni numeriche. 30 ore

La docente rende disponibile sul sito del corso il materiale didattico esposto durante le lezioni così da consentire agli studenti di avere una precisa idea sulla materia svolta e sul grado di approfondimento.

• il docente valuterà anno per anno in base alle conoscenze di base degli studenti come impartire le nozioni agli studenti, pertanto non può fare una programmazione sistematica delle lezioni

Lo scopo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di comprensione e approfondimento sulla materia esposta durante il corso. Essa intende anche valutare le capacità di ragionamento dello studente e la capacità di sintesi degli argomenti svolti nella visione di un quadro organico della materia.

L’esame si compone di una prova scritta a stimolo chiuso con risposte sia chiuse che aperte, (durata della prova circa un ora e mezza) e alcuni giorni dopo, per gli studenti che hanno ottenuto una votazione uguale o maggiore a 18/30 si ha la verbalizzazione del voto con eventuale integrazione con una prova orale.

Le prove di esame si svolgono nei periodi d’esame previsti dal regolamento didattico di ateneo mentre sono escluse prove in itinere per non interferire con lo svolgimento e la frequenza regolare alle lezioni del semestre, come stabilito dal consiglio di corso di studio.

Testi adottati (uno a scelta fra i seguenti) :

M. Schiavello, L. Palmisano “Fondamenti di Chimica” EdiSES

F. Cacace, U. Croatto “Istituzioni di Chimica” La Sapienza Editrice

D. W. Oxtoby, H. P. Gillis, A. Campion “Chimica moderna” EdiSES

Whitten, Davis, Peck, Stanley “Chimica” Piccin

R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette “Chimica generale” Piccin

e per la parte di stechiometria:

F. Cacace, M. Schiavello “Stechiometria” Bulzoni Editore

La ricerca biotecnologica gioca oggi un ruolo di primo piano nella risposta alle sfide ambientali e di sviluppo cui l’uomo deve far fronte. L’insegnamento di Ecologia ha l’obiettivo di fornire i principi basilari della biologia dell’ambiente, evidenziando gli aspetti di interazione e interdipendenza delle componenti dei sistemi biologici ed ecologici. Specifici obiettivi formativi sono: la conoscenza dei processi e delle condizioni generali dell’ambiente che rendono possibile il fenomeno vita; la comprensione della struttura, funzionamento ed evoluzione dei sistemi bio-ecologici, dal livello molecolare a quello di comunità; l’analisi degli effetti della pressione antropica sui sistemi naturali. Ulteriore obiettivo formativo dell’insegnamento di Ecologia è quello di fornire, anche attraverso esperienze in campo e in laboratorio, le competenze per costruire percorsi didattici relativi ai sistemi bio-ecologici e alle relazioni tra gli organismi e l’ambiente. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento, costituiranno un quadro di riferimento per lo studio delle applicazioni biotecnologiche e per l’analisi del loro impatto sull’ambiente, inteso nel suo significato più ampio.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le diverse scale temporali, spaziali e gerarchiche in cui si collocano i processi funzionali dei sistemi bio-ecologici; - i meccanismi che determinano la struttura e il funzionamento dei sistemi bio-ecologici; - le complesse interazioni tra gli organismi e tra organismi e ambiente; - i meccanismi che regolano i pattern e la velocità dei cambiamenti evolutivi all’interno e tra le specie; - l’origine ed il mantenimento della diversità biologica; - il pensiero evoluzionistico nello studio dell’ecologia; - l’esistenza e importanza di una stretta comunicazione tra cultura e natura, tra società e ambiente.
  Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite): - vedere i fenomeni biologici in un contesto multi-scala e multi-fattoriale; - interpretare dati ecologici; - utilizzare i concetti ecologici generali come strumento di analisi delle conseguenze che possono derivare da trasformazioni dell’ambiente naturale; - analizzare in modo critico i temi oggi in discussione legati a biodiversità, evoluzione e cambiamento globale; - individuare e sviluppare temi chiave per costruire percorsi didattici in ambito ambientale.

Ecologia teorica

Definizioni di Ecologia, sviluppo storico, suddivisione. Scale ecologiche e livelli di organizzazione gerarchica. Proprietà emergenti.

Ecologia Ecosistemica

I sistemi ecologici. Applicazione dei principi della termodinamica. Trasferimenti di energia: il paradigma del flusso di energia. Fotosintesi e adattamenti delle piante: fotosintesi C3, C4 e CAM. Produttività primaria. Modelli globali di Produttività Primaria: clima e biomi. Metodi per misurare la produttività. Confronto della produttività negli ecosistemi naturali. Ecosistemi terrestri. Ecosistemi acquatici. Efficienza ecologica e struttura delle piante. Produttività secondaria. Efficienza ecologica degli animali. Regolazione condizioni interne: Endotermia ed ectotermia. Le piramidi ecologiche. Catene di pascolo e di detrito. Modelli di controllo del flusso di energia negli ecosistemi: Modelli: bottom-up, top-down. Cascate trofiche. Reti trofiche. Riciclizzazione dei nutrienti e immagazzinamento. Studio di un bacino idrografico: Hubbard Brook Forest, esperimento di rimozione sperimentale di una foresta. Processi di decomposizione. Cicli dei nutrienti. Dinamica degli ecosistemi.

Ecologia di popolazione

Caratteristiche delle popolazioni. Densità e dispersione spaziale. Fattori limitanti: legge del minimo di Liebig. Legge della tolleranza di Shelford. Studio statistico delle dimensioni di popolazioni. Parametri demografici. Tecniche demografiche: tabelle di vita, valore riproduttivo, struttura per età. Accrescimento delle popolazioni: modelli di crescita esponenziale e logistico. Modelli stocastici. Regolazione della dimensione delle popolazioni.

Genetica dei cambiamenti evolutivi. La popolazione come unità evolutiva, la legge di Hardy-Weinberg. Marcatori molecolari. Forze microevolutive. Adattamento e selezione naturale. Concetti di specie. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Meccanismi di speciazione.

Ecologia di Comunità

Composizione e struttura. Successioni ecologiche. Modelli di strategie di successione. Il climax. Specie chiave. Interazioni interspecifiche e struttura di comunità: classificazione delle interazioni, competizione: principio di esclusione competitiva; competizione in popolazioni sperimentali ed in natura. La nicchia ecologica: caratteristiche; lo spostamento dei caratteri. Predazione: sistemi predatore-preda, modelli matematici di predazione. Parassitismo. Commensalismo. Mutualismo. Coevoluzione.

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

Campbell-Reece. 2009. Biologia: Vol. 1 “La chimica della vita e la cellula”- Pearson Paravia Bruno MONDADORI S.p.A. (I sezione dell’insegnamento: elementi di Biologia Generale)

M. L. Cain, W. D. Bowman, S. D. Hacker. ECOLOGIA. Piccin Nuova Libraria S.p.a., Padova. (I e II sezione dell’insegnamento)

Thomas M. Smith – Robert Leo Smith. ELEMENTI DI ECOLOGIA Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A (I sezione dell’insegnamento)

P. Colinvaux. ECOLOGIA. EdiSES (I sezione dell’insegnamento)

Wilson & Bossert. Introduzione alla BIOLOGIA DELLE POPOLAZIONI. Piccin Editore Padova (II sezione dell’insegnamento)

La fisica è la scienza sperimentale per eccellenza. È essenziale per la comprensione dei fenomeni naturali e non. È dunque alla base di ogni altra disciplina scientifica, in quanto definisce metodi e modelli per l’interpretazione dei dati sperimentali.
Per un aspirante biotecnologo la fisica riveste un doppio ruolo: da una parte permette allo studente d’imparare le tecniche di base dell’indagine scientifica, dall’altra fornisce le nozioni fondamentali per comprendere sia il funzionamento di apparati e metodi d’indagine tipici delle biotecnologie, sia i principi di base sui quali si fondano i meccanismi che regolano l’esistenza degli esseri viventi.
Le conoscenze e le competenze acquisite in quest’insegnamento permetteranno allo studente di affrontare lo studio della chimica e delle tecniche d’indagine tipiche del settore (spettroscopia, diffrazione, microscopia, elettroforesi, etc.) e di misura.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le tecniche di acquisizione e analisi di dati sperimentali - le principali leggi fisiche - i principi di funzionamento di apparati d’interesse di un biotecnologo - l’interpretazione della costituzione della materia vivente e non
  Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite): - eseguire semplici misure e darne la corretta interpretazione - risolvere semplici problemi di fisica - eseguire stime dei valori di grandezze fisiche in contesti reali - interpretare correttamente le equazioni che descrivono i principali fenomeni fisici - descrivere i risultati di un esperimento o le previsioni di una teoria in termini comprensibili, usando sia strumenti grafici che numerici.

La fisica è la scienza sperimentale per eccellenza. È essenziale per la comprensione dei fenomeni naturali e non. È dunque alla base di ogni altra disciplina scientifica, in quanto definisce metodi e modelli per l’interpretazione dei dati sperimentali.

Per un aspirante biotecnologo la fisica riveste un doppio ruolo: da una parte permette allo studente d’imparare le tecniche di base dell’indagine scientifica, dall’altra fornisce le nozioni fondamentali per comprendere sia il funzionamento di apparati e metodi d’indagine tipici delle biotecnologie, sia i principi di base sui quali si fondano i meccanismi che regolano l’esistenza degli esseri viventi.

Le conoscenze e le competenze acquisite in quest’insegnamento permetteranno allo studente di affrontare lo studio della chimica e delle tecniche d’indagine tipiche del settore (spettroscopia, diffrazione, microscopia, elettroforesi, etc.) e di misura.

Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le tecniche di acquisizione e analisi di dati sperimentali
• le principali leggi fisiche
• i principi di funzionamento di apparati d’interesse di un biotecnologo
• l’interpretazione della costituzione della materia vivente e non

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):

• eseguire semplici misure e darne la corretta interpretazione
• risolvere semplici problemi di fisica
• eseguire stime dei valori di grandezze fisiche in contesti reali
• interpretare correttamente le equazioni che descrivono i principali fenomeni fisici
• descrivere i risultati di un esperimento o le previsioni di una teoria in termini comprensibili, usando sia strumenti grafici che numerici.

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste di una prova scritta (della durata di tre ore) e una orale, facoltativa. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

La prova scritta prevede due sezioni. La prima e’ rivolta a valutare le conoscenze acquisite tramite domande a risposta multipla o libera. La seconda sezione e’ rivolta a valutare le competenze acquisite tramite semplici problemi di fisica da risolvere con l’ausilio del materiale didattico previsto per il corso. Gli studenti possono quindi giungere alla soluzione consultando libri e appunti.

La prova scritta e’ valutata in trentesimi. Gli studenti che superino lo scritto (voto minimo 18/30) possono facoltativamente sostenere una prova orale, durante la quale gli studenti hanno una opportunità di aumentare il voto ottenuto allo scritto. La prova orale può solo aumentare o confermare il voto ottenuto allo scritto.

Il voto finale è determinato dalla prova scritta e dalla facoltativa prova orale.

Le lezioni seguono il seguente libro di testo

Seway e Jewitt, “Fondamenti di Fisica”, ed. Edises, Edizione VI.

Gli studenti possono procurarsi questo testo, o adottare ogni testo di fisica generale per l'Universita' (tra quelli definiti per "Scienza e Ingegneria").

Il Corso consiste in due moduli integrati: BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Obiettivi generali:

Lo studente al termine del corso sarà in grado di discutere e descrivere:

-le principali scoperte e le relative strategie sperimentali nel campo della biologia molecolare

-le caratteristiche fondamentali, strutture e funzioni delle due classi di macromolecole biologiche oggetto della biologia molecolari (acidi nucleici e proteine)

• I principali processi cellulari oggetto di studio della biologia molecolare (duplicazione DNA, trascrizione, sintesi, regolazione dell'espressione genica

Obiettivi specifici:

Conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà i concetti essenziali alla base della biologia molecolare e una conoscenza specifica delle principali scoperte in biologia molecolare.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà le capacità di analizzarezzare e discuterete le principali strategie sperimentali utilizzate negli esperimenti classici della biologia molecolare

Capacità critiche e di giudizio – Lo studente verra’ stimolato a discutere e valutare in modo critico un risultato sperimentale

Capacità di comunicare quanto si è appreso – Gli studenti in aula verranno stimolati a discutere con la docente ed loro colleghi argomenti specifici presentati a lezione

Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita – Lo studente acquisirà non solo le basi scientifiche, ma anche le metodologie ed il vocabolario specifici della biologia molecolare . Queste conoscenze permetteranno allo studente di proseguire il proprio studio in autonomia, anche dopo la fine del corso ed il superamento dell’esame.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
La biologia molecolare dalle origini ai nostri giorni: il DNA come materiale genetico; il dogma centrale e il codice genetico.

Il metodo scientifico

La struttura di DNA, RNA e proteine. Domini di interazione DNA-proteine

La replicazione del DNA: La fase d’inizio della replicazione, meccanismi di replicazione.

La mutabilità e la riparazione del DNA: sistemi di riparazione.

La ricombinazione: modelli di ricombinazione omologa; ricombinazione sito-specifica e trasposizione.

L'espressione genica nei procarioti: struttura e funzioni dell’ RNA; trascrizione e traduzione.

Regolazione del funzionamento dei geni nei procarioti: i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica; meccanismi di regolazione nei procarioti; operoni lattosio e triptofano.

Cenni sulle principali tecniche descritte in questo corso: cristallografia a raggi X, centrifugazione su gradiente di densità, northern, western, southern, sequenziamento di nuova generazione, trattamenti con Dnasi e immunoprecipitazione.

Il genoma eucariotico: quantita' di DNA, DNA ripetitivo, geni interrotti.

Funzionamento del genoma eucariotico: il nucleo eucariotico, la cromatina; sintesi e maturazione degli RNA; lo splicing degli introni.

Regolazione dell'espressione genica in organismi superiori: il promotore eucariotico, RNA polimerasi I, II, e III, regolazioni dell'inizio della trascrizione; modificazioni della cromatina ed espressione del genoma; controllo post-trascrizionale: gli RNA nella regolazione genica, lo splicing alternativo.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
N/D

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
L’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento, e la capacità di ragionamento critico acquisita dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode [31]). L'esame sarà scritto. Sono previsti dei test volontari intermedi durante il corso che pero' non vengono usati per la valutazione

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Libro di testo:

G. Capranico, E. Martegani, G. Musci, G. Raugei, T. Russo, N. Zambrano, V. Zappavigna - Biologia Molecolare, I Ed. Edises.

Ulteriori libri consigliati:

BIOLOGIA MOLECOLARE Amaldi Benedetti Pesole Plevani, III edizione 2018 , Zanichelli

BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE. Watson et al. VII edizione Zanichelli 2015

IL GENE II. B. Lewin, edizione compatta Zanichelli. 2011,

Biologia Molecolare. Zlatanova e van Holde. Zanichelli, 2018

Biologia molecolare della cellula, Alberts et al., Zanichelli 2016.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
ulteriori risorse sono disponibili su e-learning

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8093

Obiettivi generali
Il corso, costituito da due moduli, BIOLOGIA MOLECOLARE e BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI, si propone di fornire allo studente una conoscenza approfondita dei meccanismi molecolari alla base della conservazione, trasmissione ed espressione dell’informazione genetica nei sistemi biologici procariotici ed eucariotici, integrandoli con i principi e le applicazioni delle biotecnologie ricombinanti. Particolare attenzione è dedicata alle tecniche e agli approcci sperimentali fondamentali utilizzate in biologia molecolare alle tecnologie di manipolazione del DNA, di analisi dell’espressione genica e ai sistemi di ingegneria genetica.
Obiettivi specifici
Conoscenza e comprensione Lo studente dovrà: conoscere la struttura e la funzione di DNA, RNA e proteine e i principi del dogma centrale della biologia molecolare; comprendere i meccanismi di replicazione, riparazione e ricombinazione del DNA comprendere i processi di trascrizione, maturazione degli RNA e traduzione; comprendere i principali livelli di regolazione dell’espressione genica in proscritti ed eucarioti, inclusi meccanismi epigenetici e post-trascrizionali; conoscere l’organizzazione del genoma eucariotico e la struttura della cromatina; conoscere i principi e le applicazioni delle principali tecniche di biologia molecolare. conoscere i principi fondamentali delle biotecnologie ricombinanti comprendere il funzionamento dei vettori di clonaggio conoscere le tecnologie di amplificazione degli acidi nucleici (PCR); comprendere i principi dei principali metodi di sequenziamento (Sanger, NGS); conoscere le tecniche di analisi dell’espressione genica e del trascrittoma (cDNA, RNA-seq) e delle tecniche per lo studio delle interazioni DNA-proteina (ChIP); conoscere i principi del genome editing, in particolare il sistema CRISPR-Cas.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sarà in grado di: interpretare i principali processi molecolari che regolano il flusso dell’informazione genetica; analizzare schemi e dati relativi alla regolazione dell’espressione genica; comprendere esperimenti classici di biologia molecolare e dedurne i principi fondamentali collegare i meccanismi molecolari ai fenomeni biologici osservabili a livello cellulare; interpretare in modo critico i diversi livelli di regolazione genica nei procarioti ed eucarioti; comprendere e descrivere le strategie di clonaggio applicare concetti di progettazione sperimentale basati su PCR, sequenziamento e analisi dell’espressione genica; interpretare dati derivanti da tecniche genomiche e trascrittomiche (NGS, RNA-seq); comprendere le applicazioni delle tecnologie CRISPR-Cas per la modifica mirata del genoma.
Capacità critiche e di giudizio Lo studente sarà in grado di: valutare criticamente i meccanismi di regolazione dell’espressione genica nei diversi sistemi biologici; interpretare i limiti e le potenzialità delle principali tecniche di biologia molecolare; comprendere la logica sperimentale alla base delle principali scoperte della biologia molecolare; analizzare in modo critico le relazioni tra struttura della cromatina e controllo dell’espressione genica. valutare criticamente le diverse tecniche di ingegneria genetica in relazione alle loro applicazioni e limiti; interpretare dati sperimentali complessi provenienti da analisi molecolari e genomiche; valutare criticamente l’impatto delle tecnologie di genome editing e delle biotecnologie moderne.
Capacità di comunicare quanto si è appreso Lo studente sarà in grado di: descrivere in modo chiaro e corretto i processi molecolari utilizzare la terminologia specifica della biologia molecolare e delle biotecnologie ricombinanti; comunicare concetti complessi relativi ai meccanismi genetici e regolativi; discutere in modo appropriato principi e risultati di esperimenti di biologia molecolare. discutere principi e applicazioni delle principali tecniche in biotecnologiche ricombinanti.
Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita Lo studente sarà in grado di: aggiornarsi autonomamente sulle nuove tecnologie in biologia molecolare e biotecnologie; comprendere e analizzare articoli scientifici nel settore; approfondire tematiche avanzate come genomica funzionale, single-cell analysis e biologia sintetica; sviluppare competenze utili per attività di ricerca e formazione avanzata in ambito biotecnologico e biomedico.

BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
La biologia molecolare dalle origini ai nostri giorni: il DNA come materiale genetico; il dogma centrale e il codice genetico.

Il metodo scientifico

La struttura di DNA, RNA e proteine. Domini di interazione DNA-proteine

La replicazione del DNA: La fase d’inizio della replicazione, meccanismi di replicazione.

La mutabilità e la riparazione del DNA: sistemi di riparazione.

La ricombinazione: modelli di ricombinazione omologa; ricombinazione sito-specifica e trasposizione.

L'espressione genica nei procarioti: struttura e funzioni dell’ RNA; trascrizione e traduzione.

Regolazione del funzionamento dei geni nei procarioti: i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica; meccanismi di regolazione nei procarioti; operoni lattosio e triptofano.

Cenni sulle principali tecniche descritte in questo corso: cristallografia a raggi X, centrifugazione su gradiente di densità, northern, western, southern, sequenziamento di nuova generazione, trattamenti con Dnasi e immunoprecipitazione.

Il genoma eucariotico: quantita' di DNA, DNA ripetitivo, geni interrotti.

Funzionamento del genoma eucariotico: il nucleo eucariotico, la cromatina; sintesi e maturazione degli RNA; lo splicing degli introni.

Regolazione dell'espressione genica in organismi superiori: il promotore eucariotico, RNA polimerasi I, II, e III, regolazioni dell'inizio della trascrizione; modificazioni della cromatina ed espressione del genoma; controllo post-trascrizionale: gli RNA nella regolazione genica, lo splicing alternativo.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
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BIOLOGIA MOLECOLARE
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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
La biologia molecolare dalle origini ai nostri giorni: il DNA come materiale genetico; il dogma centrale e il codice genetico.

Il metodo scientifico

La struttura di DNA, RNA e proteine. Domini di interazione DNA-proteine

La replicazione del DNA: La fase d’inizio della replicazione, meccanismi di replicazione.

La mutabilità e la riparazione del DNA: sistemi di riparazione.

La ricombinazione: modelli di ricombinazione omologa; ricombinazione sito-specifica e trasposizione.

L'espressione genica nei procarioti: struttura e funzioni dell’ RNA; trascrizione e traduzione.

Regolazione del funzionamento dei geni nei procarioti: i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica; meccanismi di regolazione nei procarioti; operoni lattosio e triptofano.

Cenni sulle principali tecniche descritte in questo corso: cristallografia a raggi X, centrifugazione su gradiente di densità, northern, western, southern, sequenziamento di nuova generazione, trattamenti con Dnasi e immunoprecipitazione.

Il genoma eucariotico: quantita' di DNA, DNA ripetitivo, geni interrotti.

Funzionamento del genoma eucariotico: il nucleo eucariotico, la cromatina; sintesi e maturazione degli RNA; lo splicing degli introni.

Regolazione dell'espressione genica in organismi superiori: il promotore eucariotico, RNA polimerasi I, II, e III, regolazioni dell'inizio della trascrizione; modificazioni della cromatina ed espressione del genoma; controllo post-trascrizionale: gli RNA nella regolazione genica, lo splicing alternativo.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
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BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
L’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento, e la capacità di ragionamento critico acquisita dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode [31]). L'esame sarà scritto. Sono previsti dei test volontari intermedi durante il corso che pero' non vengono usati per la valutazione

BIOLOGIA MOLECOLARE
Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
L’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento, e la capacità di ragionamento critico acquisita dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode [31]). L'esame sarà scritto. Sono previsti dei test volontari intermedi durante il corso che pero' non vengono usati per la valutazione

BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Libro di testo:

G. Capranico, E. Martegani, G. Musci, G. Raugei, T. Russo, N. Zambrano, V. Zappavigna - Biologia Molecolare, I Ed. Edises.

Ulteriori libri consigliati:

BIOLOGIA MOLECOLARE Amaldi Benedetti Pesole Plevani, III edizione 2018 , Zanichelli

BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE. Watson et al. VII edizione Zanichelli 2015

IL GENE II. B. Lewin, edizione compatta Zanichelli. 2011,

Biologia Molecolare. Zlatanova e van Holde. Zanichelli, 2018

Biologia molecolare della cellula, Alberts et al., Zanichelli 2016.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
ulteriori risorse sono disponibili su e-learning

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8093

BIOLOGIA MOLECOLARE
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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Libro di testo:

G. Capranico, E. Martegani, G. Musci, G. Raugei, T. Russo, N. Zambrano, V. Zappavigna - Biologia Molecolare, I Ed. Edises.

Ulteriori libri consigliati:

BIOLOGIA MOLECOLARE Amaldi Benedetti Pesole Plevani, III edizione 2018 , Zanichelli

BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE. Watson et al. VII edizione Zanichelli 2015

IL GENE II. B. Lewin, edizione compatta Zanichelli. 2011,

Biologia Molecolare. Zlatanova e van Holde. Zanichelli, 2018

Biologia molecolare della cellula, Alberts et al., Zanichelli 2016.

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Il Corso consiste in due moduli integrati: BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Obiettivi generali:

Lo studente al termine del corso sarà in grado di discutere e descrivere:

-le principali scoperte e le relative strategie sperimentali nel campo della biologia molecolare

-le caratteristiche fondamentali, strutture e funzioni delle due classi di macromolecole biologiche oggetto della biologia molecolari (acidi nucleici e proteine)

• I principali processi cellulari oggetto di studio della biologia molecolare (duplicazione DNA, trascrizione, sintesi, regolazione dell'espressione genica

Obiettivi specifici:

Conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà i concetti essenziali alla base della biologia molecolare e una conoscenza specifica delle principali scoperte in biologia molecolare.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà le capacità di analizzarezzare e discuterete le principali strategie sperimentali utilizzate negli esperimenti classici della biologia molecolare

Capacità critiche e di giudizio – Lo studente verra’ stimolato a discutere e valutare in modo critico un risultato sperimentale

Capacità di comunicare quanto si è appreso – Gli studenti in aula verranno stimolati a discutere con la docente ed loro colleghi argomenti specifici presentati a lezione

Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita – Lo studente acquisirà non solo le basi scientifiche, ma anche le metodologie ed il vocabolario specifici della biologia molecolare . Queste conoscenze permetteranno allo studente di proseguire il proprio studio in autonomia, anche dopo la fine del corso ed il superamento dell’esame.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
La biologia molecolare dalle origini ai nostri giorni: il DNA come materiale genetico; il dogma centrale e il codice genetico.

Il metodo scientifico

La struttura di DNA, RNA e proteine. Domini di interazione DNA-proteine

La replicazione del DNA: La fase d’inizio della replicazione, meccanismi di replicazione.

La mutabilità e la riparazione del DNA: sistemi di riparazione.

La ricombinazione: modelli di ricombinazione omologa; ricombinazione sito-specifica e trasposizione.

L'espressione genica nei procarioti: struttura e funzioni dell’ RNA; trascrizione e traduzione.

Regolazione del funzionamento dei geni nei procarioti: i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica; meccanismi di regolazione nei procarioti; operoni lattosio e triptofano.

Cenni sulle principali tecniche descritte in questo corso: cristallografia a raggi X, centrifugazione su gradiente di densità, northern, western, southern, sequenziamento di nuova generazione, trattamenti con Dnasi e immunoprecipitazione.

Il genoma eucariotico: quantita' di DNA, DNA ripetitivo, geni interrotti.

Funzionamento del genoma eucariotico: il nucleo eucariotico, la cromatina; sintesi e maturazione degli RNA; lo splicing degli introni.

Regolazione dell'espressione genica in organismi superiori: il promotore eucariotico, RNA polimerasi I, II, e III, regolazioni dell'inizio della trascrizione; modificazioni della cromatina ed espressione del genoma; controllo post-trascrizionale: gli RNA nella regolazione genica, lo splicing alternativo.

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
N/D

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
L’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento, e la capacità di ragionamento critico acquisita dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode [31]). L'esame sarà scritto. Sono previsti dei test volontari intermedi durante il corso che pero' non vengono usati per la valutazione

Modulo: BIOTECNOLOGIE RICOMBINANTI
N/D
Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
Libro di testo:

G. Capranico, E. Martegani, G. Musci, G. Raugei, T. Russo, N. Zambrano, V. Zappavigna - Biologia Molecolare, I Ed. Edises.

Ulteriori libri consigliati:

BIOLOGIA MOLECOLARE Amaldi Benedetti Pesole Plevani, III edizione 2018 , Zanichelli

BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE. Watson et al. VII edizione Zanichelli 2015

IL GENE II. B. Lewin, edizione compatta Zanichelli. 2011,

Biologia Molecolare. Zlatanova e van Holde. Zanichelli, 2018

Biologia molecolare della cellula, Alberts et al., Zanichelli 2016.

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Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE
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La Chimica Analitica approfondisce gli aspetti fondamentali degli equilibri in soluzione. L’insegnamento di Chimica Analitica ha l’obiettivo di fornire sia i principi basilari degli equilibri in ambiente acquoso, sia delle tecniche di analisi chimica strumentale più diffuse. Specifici obiettivi formativi sono: la conoscenza degli equilibri in soluzione; il calcolo del pH e delle concentrazioni di un sistema all’equilibrio (spontaneo o indotto), l’utilizzo delle soluzioni tampone, la conoscenza della teoria delle più comuni tecniche di analisi chimica strumentale. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento, costituiranno un aiuto fondamentale negli studi successivi tesi alle applicazioni biotecnologiche.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• il significato di un equilibrio; - il calcolo del pH in soluzioni acquose; - l’utilità delle soluzioni tampone; - le tecniche spettroscopiche; - le tecniche cromatografiche; - la spettrometria di massa; - i criteri di scelta delle analisi strumentali.
  Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite): - calcolare il pH di una soluzione; - preparare ed utilizzare una soluzione tampone; - scegliere la migliore tecnica di analisi in funzione del campione da analizzare.

Programma

1.Introduzione alla Chimica Analitica: ruolo della chimica analitica, campi di applicazione, il procedimento analitico. Classificazione dei metodi analitici: analisi qualitativa e quantitativa. Espressione del dato analitico. L'errore in Chimica Analitica: errore casuale, errore sistematico, accuratezza, precisione, deviazione standard. Analisi statistica (cenni). Calibrazione. Validazione

2.Equilibri in soluzione: equilibri acido-base. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli monoprotici e di soluzioni tampone. Equilibri di precipitazione, prodotto di solubilità, effetto dello ione in comune. Coefficiente di attività e forza ionica, influenza della forza ionica sulla solubilità e la formazione dei precipitati. Precipitazione frazionata. Equilibri di complessazione, ligandi mono e polidentati, costanti di formazione.

3.Analisi volumetrica: Principi dell'analisi volumetrica, molarità e normalità, soluzioni standard e curve di titolazione. Titolazioni acido-base, calcoli per la determinazione della curva di titolazione di acidi forti, deboli, poliprotici e di basi forti e deboli, teoria degli indicatori, determinazione del punto di equivalenza. Titolazioni argentometriche, complessometriche e redox.

4.La misura strumentale: Rapporto S/N. Campionamento. Pretrattamento del campione: matrici ed interferenti. Cenni sulle principali tecniche estrattive (LLE, SPE). Solubilizzazione, estrazione, arricchimento.

5.Fondamenti delle principali tecniche strumentali: metodi elettroanalitici, potenziometria, tecniche spettroscopiche:aspetti fondamentali e strumenti, spettrofotometria UV-Vis, fluorescenza. La spettrometria di massa: principi e strumentazioni. Sorgenti di ioni, analizzatori, modalità di acquisizione. Applicazioni.

6.Fondamenti delle tecniche separative: TLC, Tecniche cromatografiche strumentali: GC, HPLC. Tecniche ifenate. Applicazioni.

Esempi applicativi.

• Introduzione alla Chimica Analitica (Lezioni 1-2-3)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica e Analisi Quantitativa
• Analisi Volumetrica ed equilibri in soluzione (Lezione 4)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica e Analisi Quantitativa
• Titolazioni ed equilibri acido-base (Lezioni 5-6)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica e Analisi Quantitativa
• Titolazioni argentometriche, complessometriche e redox (Lezioni 7-8)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica e Analisi Quantitativa
• La misura strumentale (Lezione 9)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione
• Metodi Elettroanalitici (Lezione 10)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione
• Tecniche spettroscopiche (Lezioni 11-12-13-14)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione
• Spettrometria di massa (Lezioni 15-16)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione
• Tecniche separative (Lezioni 17-18-19-20)
• Testi di riferimento: Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione

L'esame di Chimica Analitica prevede esclusivamente una prova orale che verterà sugli argomenti del corso (compreso ciò che verrà fatto nel corso delle esercitazioni di laboratorio).

•Chimica Analitica e Analisi Quantitativa - D. S. Hage, J. D. Carr

•Chimica Analitica Strumentale, Un'introduzione - J:W. Robinson, E.M. Skelly Frame, G.M. Frame II

Obiettivi generali
Al termine del corso e dopo il superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle aree sotto riportate. In generale sarà in grado di: descrivere la struttura e la funzione delle principali classi di macromolecole biologiche; spiegare le principali vie metaboliche in termini di reazioni chimiche, riconoscendo e riproducendo le strutture dei metaboliti; spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave biochimica, descrivendone le basi molecolari in termini di strutture e reazioni chimiche. Le capacità critiche e di giudizio degli studenti saranno sviluppate grazie a esercitazioni in classe, in cui saranno proiettati video e svolti esercizi numerici, ed esperienze pratiche di laboratorio, in cui essi applicheranno i concetti studiati a lezione, eseguendo e interpretando esperimenti che in futuro saranno in grado di riprodurre autonomamente. Anche le capacità di comunicazione saranno esercitate durante le lezioni teoriche, che prevedono momenti di discussione aperta. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze appena descritte per la comprensione di altre discipline e per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca.
Obiettivi specifici
a) Conoscenza e capacità di comprensione: - del rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di macromolecole e molecole biologiche; - della logica chimica del metabolismo; - delle principali vie metaboliche e delle reazioni che le costituiscono; - dei principi e fenomeni alla base delle principali metodologie biochimiche;
b) Capacità di applicare conoscenza e comprensione: - capacità di interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave biochimica; - capacità di applicare a problemi sperimentali specifici le tecniche appropriate;
c) Autonomia di giudizio: - saper risolvere autonomamente problemi biochimici anche numerici; - saper individuare i fenomeni biologici e biomedici che possono essere spiegati in chiave biochimica; - saper selezionare e valutare le tecniche più appropriate a risolvere un determinato problema sperimentale;
d) Abilità comunicative: - saper illustrare e spiegare i fenomeni biochimici con termini appropriati e con rigore logico; - saper riprodurre le principali strutture di metaboliti e biomolecole in generale; - saper descrivere il funzionamento delle principali tecniche biochimiche;
e) Capacità di apprendimento: - acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della biochimica; - acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche; - capacità di apprendere rapidamente e applicare le tecniche biochimiche in contesti lavorativi di laboratorio.

CONTENUTI DEL CORSO

Il corso si articolerà in una prima parte dedicata allo studio delle proprietà, della struttura e della funzione delle macromolecole biologiche. Nella seconda parte saranno prese in esame le principali metodologie utilizzate nel laboratorio biochimico. Lo studio teorico dei metodi sperimentali sarà affiancato da esercitazioni in classe, con proiezione e discussione di video e calcoli numerici, e da esperienze pratiche in laboratorio. L’ultima parte del corso sarà dedicata ai principi, ai meccanismi e alla regolazione del metabolismo cellulare.

PARTE 1: Le macromolecole biologiche

Proteine (8 ore). Proprietà dell’acqua. Amminoacidi e legame peptidico. Struttura e funzione delle proteine. Livelli strutturali. Proteine fibrose e globulari. Ripiegamento e denaturazione delle proteine. Proprietà dinamiche delle proteine.

Mioglobina ed emoglobina (6 ore). Ruolo fisiologico. Struttura terziaria e quaternaria. Cooperatività del legame con l’ossigeno. Modelli allosterici concertato e sequenziale. Effetto Bohr ed effettori allosterici. Emoglobine patologiche e malattie molecolari.

Enzimologia (8 ore). Caratteristiche generali degli enzimi. Teoria generale della catalisi enzimatica. Cinetica enzimatica. Meccanismi d’inibizione reversibile. Meccanismi di catalisi enzimatica. Ruolo di vitamine e coenzimi nella catalisi. Regolazione dell’attività enzimatica.

Lipidi (4 ore). Struttura e funzione. Membrane biologiche. Vitamine liposolubili.

Glucidi (2 ore). Struttura e funzione. Disaccaridi e polisaccaridi. Glicoproteine.

Acidi nucleici (2 ore). Struttura delle basi puriniche e pirimidiniche, dei nucleosidi e dei nucleotidi.

PARTE 2: Le metodologie biochimiche.

Metodologie biochimiche (8 ore). Strategie di purificazione delle proteine. Dosaggio delle proteine. Tecniche cromatografiche ed elettroforetiche. Spettrometria di massa. Dosaggio degli enzimi. Tecniche per determinare la struttura primaria e la struttura tridimensionale delle proteine.

PARTE 3: Il metabolismo.

Aspetti generali del metabolismo (4 ore). Principi fondamentali della termodinamica applicati ai sistemi biologici. Ruolo dell’ATP e dei composti ad alta energia nel metabolismo energetico. Trasportatori di elettroni. Reazioni di ossidoriduzione. Meccanismi di regolazione metabolica.

Vie metaboliche e loro regolazione (18 ore). Glicolisi, fermentazione alcolica e omolattica. Via dei pentosi fosfato. Gluconeogenesi. Ciclo di Cori. Metabolismo del glicogeno. Piruvato deidrogenasi. Ciclo degli acidi tricarbossilici. Ciclo del gliossilato. Degradazione e sintesi degli acidi grassi. Corpi chetonici. Sintesi del colesterolo. Metabolismo dell’azoto proteico e degradazione degli amminoacidi. Ciclo glucosio-alanina. Ciclo dell’urea. Trasportatori di unità monocarboniose. Catena di trasporto degli elettroni. Fosforilazione ossidativa. Sistemi navetta malato-aspartato e glicerofosfato.

Regolazione ormonale e trasduzione del segnale (2 ore).

• Introduzione. Programma, libri di testo, modalità esame. Test autovalutazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Basi chimiche della vita. La logica del metabolismo energetico
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Atomi e legami. Gruppi funzionali.
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• L'acqua e le sue proprietà. Il pH, pK e pI
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• I legami deboli e le interazioni molecolari. La Kd
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Gli amminoacidi: struttura e proprietà. Derivati amminoacidici
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Struttura delle proteine - Struttura primaria e secondaria, terziaria e quaternaria
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Mioglobina e curve di saturazione. Emoglobina e grafico di Hill. Meccanismi allosterici. Mutazioni e anemie
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Gli enzimi. Cinetica enzimatica. Inibizione enzimatica. Regolazione enzimatica. Meccanismi di azione enzimatica. Esempi di meccansmi di azione. Chimotripsina, lisozima, aspartil proteasi.
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Le vie metaboliche. Catabolismo e anabolismo. Termodinamica e bioenergetica
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Glicolisi e gluconeogenesi e la loro regolazione. Metabolismi fermentativi
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Degradazione e sintesi del glicogeno e regolazione. Via del pentoso fosfato
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliatiRelativi capitoli dei testi consigliatiRelativi capitoli dei testi consigliati
• Metabolismo degli amminoacidi, degli acidi grassi e dei nucleotidi
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Integrazione del metabolismo. Accenni alla fisiologia metabolica. Question time
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati
• Esercitazioni pratiche: Modellini molecolari
• Testi di riferimento: Dispense fornite a lezione
• Esercitazioni pratiche: Purificazione delle proteine in silico
• Testi di riferimento: Dispense fornite a lezione
• Esercitazioni pratiche: Tecniche cromatografiche
• Testi di riferimento: Dispense fornite a lezione
• Esercitazioni pratiche: Cinetica enzimatica
• Testi di riferimento: Dispense fornite a lezione

L'esame di Chimica biologica, che si svolge al termine dell’insegnamento, comprende una descrizione scritta di una via metabolica, seguita da un esame orale che e si articola in tre interrogazioini consecutive della durata di 10 minuti ciascuna, che hanno luogo nello stesso giorno. Ogni prova consiste in un’interrogazione organizzata in 3 ampie domande, di modo che siano discusse tutte le parti del programma: le macromolecole biologiche, le metodologie biochimiche e il metabolismo.

In generale, la preparazione dello studente e delle studentesse sarà valutata in base alla sua capacità di descrivere i processi biochimici in modo chiaro e scientificamente rigoroso e di saper collegare i vari argomenti, dimostrando di aver compreso la logica biochimica dei viventi. In particolare, sarà richiesta: la conoscenza della struttura e della funzione delle principali classi di macromolecole biologiche; la capacità di spiegare le principali vie metaboliche in termini di reazioni chimiche, riconoscendo e riproducendo le strutture dei metaboliti; la capacità di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche. Ai fini della valutazione complessiva della preparazione dello studente e delle studentesse, saranno prese in considerazione anche le capacità di comunicazione, critica e giudizio.

Si esprime una votazione in trentesimi, sulla base dei criteri esposti, su ognuna delle tre domande. La votazione finale è una media delle tre singole votazioni.

Nelson-Cox I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli

Voet-Voet-Pratt PRINCIPI DI BIOCHIMICA, Zanichelli

Berg-Tymoczko-Stryer BIOCHIMICA, Zanichelli

Garrett-Grisham BIOCHIMICA, Piccin

Non prevista

OBIETTIVI FORMATIVI

Questo insegnamento si propone di trasmettere allo studente una buona conoscenza degli elementi base della Chimica organica e della Chimica degli alimenti. Verranno esaminate le principali classi di composti organici, mettendone in evidenza sia gli aspetti più “formali” sia la reattività e, di conseguenza, l’insieme degli effetti che ne controllano il comportamento. A questo secondo aspetto verrà dedicata un’attenzione particolare. Delle reazioni più significative verrà esaminato il meccanismo, commentando le teorie che sono alla base dei processi interpretativi. Verranno trattate anche alcune delle principali classi di composti naturali con l’intento di mostrare che i principi che governano le reazioni dei composti organici in laboratorio sono gli stessi che governano le reazioni dei principi nutritivi degli alimentari.

Lo studente acquisirà le nozioni di base in merito alle proprietà ed alle funzioni dei macro e microcomponenti degli alimenti, alle principali modificazioni a loro carico durante le fasi di trasformazione e conservazione dei prodotti alimentari. Tali acquisizioni sono necessarie allo studente per comprendere ed applicare le principali determinazioni idonee al monitoraggio e sviluppo di processi tecnologici e alla verifica della qualità e genuinità dei prodotti alimentari.

Conoscenza e capacità di comprensione

Il principale obiettivo formativo è di stimolare lo studente a un metodo di studio che gli permetta di fare propri i principi generali della materia e farne uso, privilegiando la comprensione e la razionalizzazione dei fenomeni piuttosto che la semplice memorizzazione di dati. In sostanza, tutto l’insieme delle conoscenze trasmesse durante il corso permetterà allo studente di acquisire dei concetti fondamentali della Chimica Organica e di sviluppare una solida base razionale con cui affrontare i problemi legati a tale disciplina. L’insegnamento indirizza alla conoscenza e alla comprensione dei nutrienti e la loro struttura chimica, delle caratteristiche chimico/fisiche e dell’effetto sull’organismo dei costituenti degli alimenti, della struttura dei costituenti alimentari, dei fenomeni di alterazione degli alimenti, dei potenziali rischi derivanti dalla cottura e preparazione degli alimenti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente dovrà acquisire conoscenze e competenze che gli permettano di impiegare le informazioni teoriche e le abilità operative acquisite nell’ambito della Chimica Organica nel campo della Chimica degli Alimenti. Le conoscenze acquisite dovranno rappresentare la base di partenza per affrontare in modo autonomo e creativo le problematiche tipiche della Chimica Organica - anche tematiche diverse da quelle esaminate durante il corso - e, in questo ambito, per pianificare e condurre in modo efficace la propria attività. Lo studente potrà acquisire capacità critiche necessarie per valutare la qualità e sicurezza dei prodotti alimentari, la composizione delle materie prime. Il corso offre allo studente gli strumenti per la comprensione dei fenomeni in modo che sia in grado di applicare le conoscenze del sapere acquisite, ottenendo le capacità del sapere fare (abilità).

Autonomia di giudizio

L’autonomia di giudizio verrà stimolata mediante l’analisi di quesiti posti durante la lezione, illustrando gli elementi che hanno portato a sostenere una determinata soluzione e favorendo discussioni sulla validità o meno di proposte alternative. L'autonomia di giudizio verrà verificata tramite prove orali riguardanti la capacità di elaborare in modo autonomo e originale le tematiche trattate. L’apprendimento di concetti fondamentali andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nell’interpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso.

Abilità comunicative

Lo studente acquisirà la capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa, con un linguaggio tecnico appropriato e chiaro, le proprie conoscenze.

Le abilità comunicative verranno stimolate mediante l’organizzazione di seminari individuali che gli studenti dovranno presentare facendo uso degli strumenti tecnici e informatici necessari.

Capacità di apprendere

Lo studente, oltre ad acquisire le competenze e le conoscenze necessarie al superamento dell’esame, dovrà sviluppare un metodo di apprendimento che gli permetta di impossessarsi dei principi fondamentali della Chimica Organica e degli alimenti in modo da essere in grado di poter gestire con facilità il processo continuo di aggiornamento e approfondimento che questa disciplina richiede.

Lo studente saprà collegare e integrare le conoscenze apprese con campi disciplinari affini.

D1 Conoscenza e Capacità di Comprensione

• Conoscere la struttura e le proprietà chimico-fisiche delle principali classi di composti organici.
• Conoscere in maniera approfondita la reattività di nuove classi di composti organici ed i meccanismi di reazione attraverso i quali esse reagiscono.
• Conoscere i criteri che permettono di effettuare processi dotati di una pronunciata selettività di tipo chimico, di posizione e stereochimico.

D2 Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione

• Applicare i concetti di legame covalente polare, ibridazione, legame sigma e pi-greco, isomeria, risonanza per individuazione la geometria molecolare, riconoscere i gruppi funzionali e prevedere la loro reattività chimica.
• Assegnare il nome IUPAC ad un composto organico sulla base della struttura molecolare e viceversa.
• Analizzare criticamente le molecole organiche sulla base della loro struttura, riconoscendone l'acidità/basicità, nucleofilia/elettrofilia e di valutarne la reattività sulla base della struttura e delle condizioni di reazione.
• Riconoscere se una molecola è chirale o no.
• Assegnare la configurazione assoluta ad un centro stereogenico.
• Prevedere quale sarà il prodotto principale di una reazione organica conoscendo i reagenti, i precursori e le condizioni di reazione.
• Descrivere il meccanismo di una reazione chimica organica.

D3 Autonomia di Giudizio

• Scegliere i reagenti più indicati per realizzare il processo sintetico richiesto con il grado di selettività desiderato.
• Utilizzare il processo più efficiente tra quelli disponibili per eseguire la sintesi di strutture anche polifunzionalizzate.

D4 Abilità Comunicative

• Comunicare, utilizzando una appropriata terminologia tecnico-scientifica, con il docente ed esperti nella disciplina oggetto di studio.
• Discutere in maniera competente, anche nell’ambito di una prova di esame orale, sulle tecniche sintetiche apprese.

D5 Capacità di Apprendimento

• Reperire e apprendere le informazioni, nuove rispetto a quelle fornite durante l’attività formativa, necessarie per ampliare le conoscenze su argomenti più o meno correlati con quelli oggetto del corso.
• Comprendere ed elaborare i contenuti di pubblicazioni scientifiche contenenti risultati di nuove ricerche.
• Utilizzare le conoscenze acquisite per rendere più agevole la comprensione di argomenti correlati alla chimica organica erogati in altre attività formative.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Cenni di composizione chimica degli alimenti (1 cfu)

Componenti principali, acqua (funzioni svolte nell’organismo, contenuto medio negli alimenti, attività dell’acqua e crescita microrganismi), sali minerali, zuccheri (glucosio, fruttosio, lattosio, amido, distribuzione, comportamento all’idrolisi, polisaccaridi addensanti e gelificanti) proteine (amminoacidi essenziali e non, peptidi e proteine, struttura e denaturazione delle proteine), grassi (classificazione, trigliceridi, acidi grassi saturi ed insaturi)

Trasformazioni e degradazione degli alimenti (1 cfu)

Autossidazione e fattori di influenza, trasformazioni microbiologiche, trasformazioni provocate dai trattamenti termici e dalla disidratazione, reazioni acarico degli zuccheri, reazioni di trasformazione della componente azotata, Cenni alla reazione di Maillard.

Tecnologia di produzione degli alimenti (1 cfu)

Trattamenti di conservazione a caldo e a freddo, Prodotti di trasformazione casearia, Tecnologia di produzione di oli di oliva e semi e delle margarine, Bevande fermentate: vino, birra e aceto

Modulo: CHIMICA ORGANICA
A-Richiami Di Chimica Di Base.

Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Orbitali atomici e molecolari (orbitali sigma e pigreco-generalizzati). Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.

B- Struttura delle molecole organiche.

B1-Definizione (costituzione e stereochimica). Rappresentazione di molecole organiche mediante strutture di Lewis e Kekulè, sia in versione compatta che linea spigolo. Definizione di risonanza e regole per scrivere correttamente strutture di risonanza di molecole organiche. Gruppi funzionali ed eventuali proprietà elettrofile/nucleofile ad essi associate e trasmesse alla molecola di appartenenza.

B2-Stereochimica.

Simmetria molecolare: nozioni di base (asse proprio e improprio, piano di simmetria, centro di simmetria). Concetti essenziali riguardanti la stereochimica di molecole organiche. Classificazione: isomeria costituzionale e sterica. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Attività ottica di molecole chirali. Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.

C- Reazioni organiche e principali classi di composti organici.

Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera) [concetti introdotti durante le varie ore di lezione]

C1- Alcani e Cicloalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Isomeria conformazionale (etano, butano). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del Cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali. Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici.

C2- Alcheni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Isomeria: nomenclatura cis-trans ed E/Z. Addizione radicalica ai doppi legami. Reazioni di addizione elettrofila: acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità)], acqua, alogeni.

C3- Alchini. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà chimiche. Acidità degli alchini terminali. Reazioni di addizione elettrofila. Reazioni degli anioni acetiluro.

C4- Alogenoalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1 e loro competizione. Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione fra i meccanismi E1 ed E2. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.

C5- Benzene e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC e proprietà del benzene e dei suoi derivati. Aromaticità. Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetti induttivi e mesomerici e capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reattività ed orientamento.

C6- Alcoli e Tioli, Eteri. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche e chimico-fisiche. Acidità e basicità. Reazioni degli alcoli e dei fenoli. Epossidi come caso particolare di eteri fortemente reattivi (carattere elettrofilo degli atomi di carbonio legati all’ossigeno).

C7. Ammine alifatiche e aromatiche. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta, mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto (stereochimica). Sintesi di Gabriel. Alogenazione.

C8- Aldeidi e Chetoni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di addizione nucleofila: reattivi di Grignard, ioni idruro, ammine primarie e secondarie, acqua, alcoli. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β-insaturi.

C9- Acidi carbossilici e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Costanti di acidità. Esteri. Idrolisi acida, saponificazione. Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi. Nitrili.

C10- Enoli e anioni enolato. Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Reattività di enoli e anioni enolato (reazioni di alogenazione in α, di condensazione aldolica e affini). Acidità e reattività dei composti β-dicarbonilici.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI

Modulo: CHIMICA ORGANICA

• Blocco A. Richiami Di

Chimica Di Base (5 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 1-2

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco B- Struttura

delle molecole organiche. (5 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

4

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C1-C3. Alcani e Cicloalcani, Alcheni e Alchini. (6 ore) Botta,

M. Chimica organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018.

ISBN 978-8846754000. Capitolo 3,5, 6

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C4. Alogenoalcani. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

7

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C5. Benzene e derivati. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

Capitolo 15,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C6. Alcoli ed Eteri. (3 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale.

Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 8,9

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C7. Ammine alifatiche e aromatiche. (3 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 10,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C8. Aldeidi e Chetoni. (8 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

11

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C9. Acidi Carbossilici e Derivati. (8 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 12

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C10. Enoli ed Enolati. (2 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

13

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

L'acquisizione dei CFU (9 CFU) del corso è subordinata al superamento della prova finale, il cui svolgimento è previsto durante le sessioni d’esame pubblicate su Infostud. Non sono previste prove in itinere a carattere di esonero parziale.

La prova finale consiste in un esame scritto propedeutico all'esame orale. La prova scritta valuta la capacità dello studente di applicare i principi di struttura e reattività dei composti organici alla soluzione di problemi. La prova orale valuta la preparazione dello studente sull’intero programma, la chiarezza espositiva e la capacità di collegare e ragionare criticamente sui diversi argomenti trattati a lezione.

Non è previsto un numero massimo di prove d’esame sostenibili nell’arco dell’anno accademico.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Testi consigliati:

Coultate; La chimica degli alimenti, Ed. Zanichelli, 2009

Cappelli, Vannucchi; Principi di Chimica degli alimenti - Conservazione, trasformazioni, normativa Ed. Zanichelli, 2015

Modulo: CHIMICA ORGANICA
Bruno Botta, a cura di: Chimica Organica Essenziale, Edi-Ermes, 2012. ISBN 978-880870513547.

W. H. Brown “Chimica Organica” Ed. Edises 2010.

J. Mc Murry “Chimica Organica” 9 Ed. Ed. Piccin 2017.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
N/D
Modulo: CHIMICA ORGANICA
N/D

OBIETTIVI FORMATIVI

Questo insegnamento si propone di trasmettere allo studente una buona conoscenza degli elementi base della Chimica organica e della Chimica degli alimenti. Verranno esaminate le principali classi di composti organici, mettendone in evidenza sia gli aspetti più “formali” sia la reattività e, di conseguenza, l’insieme degli effetti che ne controllano il comportamento. A questo secondo aspetto verrà dedicata un’attenzione particolare. Delle reazioni più significative verrà esaminato il meccanismo, commentando le teorie che sono alla base dei processi interpretativi. Verranno trattate anche alcune delle principali classi di composti naturali con l’intento di mostrare che i principi che governano le reazioni dei composti organici in laboratorio sono gli stessi che governano le reazioni dei principi nutritivi degli alimentari.

Lo studente acquisirà le nozioni di base in merito alle proprietà ed alle funzioni dei macro e microcomponenti degli alimenti, alle principali modificazioni a loro carico durante le fasi di trasformazione e conservazione dei prodotti alimentari. Tali acquisizioni sono necessarie allo studente per comprendere ed applicare le principali determinazioni idonee al monitoraggio e sviluppo di processi tecnologici e alla verifica della qualità e genuinità dei prodotti alimentari.

Conoscenza e capacità di comprensione

Il principale obiettivo formativo è di stimolare lo studente a un metodo di studio che gli permetta di fare propri i principi generali della materia e farne uso, privilegiando la comprensione e la razionalizzazione dei fenomeni piuttosto che la semplice memorizzazione di dati. In sostanza, tutto l’insieme delle conoscenze trasmesse durante il corso permetterà allo studente di acquisire dei concetti fondamentali della Chimica Organica e di sviluppare una solida base razionale con cui affrontare i problemi legati a tale disciplina. L’insegnamento indirizza alla conoscenza e alla comprensione dei nutrienti e la loro struttura chimica, delle caratteristiche chimico/fisiche e dell’effetto sull’organismo dei costituenti degli alimenti, della struttura dei costituenti alimentari, dei fenomeni di alterazione degli alimenti, dei potenziali rischi derivanti dalla cottura e preparazione degli alimenti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente dovrà acquisire conoscenze e competenze che gli permettano di impiegare le informazioni teoriche e le abilità operative acquisite nell’ambito della Chimica Organica nel campo della Chimica degli Alimenti. Le conoscenze acquisite dovranno rappresentare la base di partenza per affrontare in modo autonomo e creativo le problematiche tipiche della Chimica Organica - anche tematiche diverse da quelle esaminate durante il corso - e, in questo ambito, per pianificare e condurre in modo efficace la propria attività. Lo studente potrà acquisire capacità critiche necessarie per valutare la qualità e sicurezza dei prodotti alimentari, la composizione delle materie prime. Il corso offre allo studente gli strumenti per la comprensione dei fenomeni in modo che sia in grado di applicare le conoscenze del sapere acquisite, ottenendo le capacità del sapere fare (abilità).

Autonomia di giudizio

L’autonomia di giudizio verrà stimolata mediante l’analisi di quesiti posti durante la lezione, illustrando gli elementi che hanno portato a sostenere una determinata soluzione e favorendo discussioni sulla validità o meno di proposte alternative. L'autonomia di giudizio verrà verificata tramite prove orali riguardanti la capacità di elaborare in modo autonomo e originale le tematiche trattate. L’apprendimento di concetti fondamentali andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nell’interpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso.

Abilità comunicative

Lo studente acquisirà la capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa, con un linguaggio tecnico appropriato e chiaro, le proprie conoscenze.

Le abilità comunicative verranno stimolate mediante l’organizzazione di seminari individuali che gli studenti dovranno presentare facendo uso degli strumenti tecnici e informatici necessari.

Capacità di apprendere

Lo studente, oltre ad acquisire le competenze e le conoscenze necessarie al superamento dell’esame, dovrà sviluppare un metodo di apprendimento che gli permetta di impossessarsi dei principi fondamentali della Chimica Organica e degli alimenti in modo da essere in grado di poter gestire con facilità il processo continuo di aggiornamento e approfondimento che questa disciplina richiede.

Lo studente saprà collegare e integrare le conoscenze apprese con campi disciplinari affini.

D1 Conoscenza e Capacità di Comprensione

• Conoscere la struttura e le proprietà chimico-fisiche delle principali classi di composti organici.
• Conoscere in maniera approfondita la reattività di nuove classi di composti organici ed i meccanismi di reazione attraverso i quali esse reagiscono.
• Conoscere i criteri che permettono di effettuare processi dotati di una pronunciata selettività di tipo chimico, di posizione e stereochimico.

D2 Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione

• Applicare i concetti di legame covalente polare, ibridazione, legame sigma e pi-greco, isomeria, risonanza per individuazione la geometria molecolare, riconoscere i gruppi funzionali e prevedere la loro reattività chimica.
• Assegnare il nome IUPAC ad un composto organico sulla base della struttura molecolare e viceversa.
• Analizzare criticamente le molecole organiche sulla base della loro struttura, riconoscendone l'acidità/basicità, nucleofilia/elettrofilia e di valutarne la reattività sulla base della struttura e delle condizioni di reazione.
• Riconoscere se una molecola è chirale o no.
• Assegnare la configurazione assoluta ad un centro stereogenico.
• Prevedere quale sarà il prodotto principale di una reazione organica conoscendo i reagenti, i precursori e le condizioni di reazione.
• Descrivere il meccanismo di una reazione chimica organica.

D3 Autonomia di Giudizio

• Scegliere i reagenti più indicati per realizzare il processo sintetico richiesto con il grado di selettività desiderato.
• Utilizzare il processo più efficiente tra quelli disponibili per eseguire la sintesi di strutture anche polifunzionalizzate.

D4 Abilità Comunicative

• Comunicare, utilizzando una appropriata terminologia tecnico-scientifica, con il docente ed esperti nella disciplina oggetto di studio.
• Discutere in maniera competente, anche nell’ambito di una prova di esame orale, sulle tecniche sintetiche apprese.

D5 Capacità di Apprendimento

• Reperire e apprendere le informazioni, nuove rispetto a quelle fornite durante l’attività formativa, necessarie per ampliare le conoscenze su argomenti più o meno correlati con quelli oggetto del corso.
• Comprendere ed elaborare i contenuti di pubblicazioni scientifiche contenenti risultati di nuove ricerche.
• Utilizzare le conoscenze acquisite per rendere più agevole la comprensione di argomenti correlati alla chimica organica erogati in altre attività formative.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Cenni di composizione chimica degli alimenti (1 cfu)

Componenti principali, acqua (funzioni svolte nell’organismo, contenuto medio negli alimenti, attività dell’acqua e crescita microrganismi), sali minerali, zuccheri (glucosio, fruttosio, lattosio, amido, distribuzione, comportamento all’idrolisi, polisaccaridi addensanti e gelificanti) proteine (amminoacidi essenziali e non, peptidi e proteine, struttura e denaturazione delle proteine), grassi (classificazione, trigliceridi, acidi grassi saturi ed insaturi)

Trasformazioni e degradazione degli alimenti (1 cfu)

Autossidazione e fattori di influenza, trasformazioni microbiologiche, trasformazioni provocate dai trattamenti termici e dalla disidratazione, reazioni acarico degli zuccheri, reazioni di trasformazione della componente azotata, Cenni alla reazione di Maillard.

Tecnologia di produzione degli alimenti (1 cfu)

Trattamenti di conservazione a caldo e a freddo, Prodotti di trasformazione casearia, Tecnologia di produzione di oli di oliva e semi e delle margarine, Bevande fermentate: vino, birra e aceto

Modulo: CHIMICA ORGANICA
A-Richiami Di Chimica Di Base.

Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Orbitali atomici e molecolari (orbitali sigma e pigreco-generalizzati). Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.

B- Struttura delle molecole organiche.

B1-Definizione (costituzione e stereochimica). Rappresentazione di molecole organiche mediante strutture di Lewis e Kekulè, sia in versione compatta che linea spigolo. Definizione di risonanza e regole per scrivere correttamente strutture di risonanza di molecole organiche. Gruppi funzionali ed eventuali proprietà elettrofile/nucleofile ad essi associate e trasmesse alla molecola di appartenenza.

B2-Stereochimica.

Simmetria molecolare: nozioni di base (asse proprio e improprio, piano di simmetria, centro di simmetria). Concetti essenziali riguardanti la stereochimica di molecole organiche. Classificazione: isomeria costituzionale e sterica. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Attività ottica di molecole chirali. Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.

C- Reazioni organiche e principali classi di composti organici.

Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera) [concetti introdotti durante le varie ore di lezione]

C1- Alcani e Cicloalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Isomeria conformazionale (etano, butano). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del Cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali. Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici.

C2- Alcheni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Isomeria: nomenclatura cis-trans ed E/Z. Addizione radicalica ai doppi legami. Reazioni di addizione elettrofila: acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità)], acqua, alogeni.

C3- Alchini. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà chimiche. Acidità degli alchini terminali. Reazioni di addizione elettrofila. Reazioni degli anioni acetiluro.

C4- Alogenoalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1 e loro competizione. Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione fra i meccanismi E1 ed E2. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.

C5- Benzene e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC e proprietà del benzene e dei suoi derivati. Aromaticità. Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetti induttivi e mesomerici e capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reattività ed orientamento.

C6- Alcoli e Tioli, Eteri. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche e chimico-fisiche. Acidità e basicità. Reazioni degli alcoli e dei fenoli. Epossidi come caso particolare di eteri fortemente reattivi (carattere elettrofilo degli atomi di carbonio legati all’ossigeno).

C7. Ammine alifatiche e aromatiche. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta, mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto (stereochimica). Sintesi di Gabriel. Alogenazione.

C8- Aldeidi e Chetoni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di addizione nucleofila: reattivi di Grignard, ioni idruro, ammine primarie e secondarie, acqua, alcoli. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β-insaturi.

C9- Acidi carbossilici e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Costanti di acidità. Esteri. Idrolisi acida, saponificazione. Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi. Nitrili.

C10- Enoli e anioni enolato. Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Reattività di enoli e anioni enolato (reazioni di alogenazione in α, di condensazione aldolica e affini). Acidità e reattività dei composti β-dicarbonilici.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI

Modulo: CHIMICA ORGANICA

• Blocco A. Richiami Di

Chimica Di Base (5 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 1-2

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco B- Struttura

delle molecole organiche. (5 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

4

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C1-C3. Alcani e Cicloalcani, Alcheni e Alchini. (6 ore) Botta,

M. Chimica organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018.

ISBN 978-8846754000. Capitolo 3,5, 6

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C4. Alogenoalcani. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

7

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C5. Benzene e derivati. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

Capitolo 15,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C6. Alcoli ed Eteri. (3 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale.

Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 8,9

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C7. Ammine alifatiche e aromatiche. (3 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 10,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C8. Aldeidi e Chetoni. (8 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

11

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C9. Acidi Carbossilici e Derivati. (8 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 12

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C10. Enoli ed Enolati. (2 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

13

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

L'acquisizione dei CFU (9 CFU) del corso è subordinata al superamento della prova finale, il cui svolgimento è previsto durante le sessioni d’esame pubblicate su Infostud. Non sono previste prove in itinere a carattere di esonero parziale.

La prova finale consiste in un esame scritto propedeutico all'esame orale. La prova scritta valuta la capacità dello studente di applicare i principi di struttura e reattività dei composti organici alla soluzione di problemi. La prova orale valuta la preparazione dello studente sull’intero programma, la chiarezza espositiva e la capacità di collegare e ragionare criticamente sui diversi argomenti trattati a lezione.

Non è previsto un numero massimo di prove d’esame sostenibili nell’arco dell’anno accademico.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Testi consigliati:

Coultate; La chimica degli alimenti, Ed. Zanichelli, 2009

Cappelli, Vannucchi; Principi di Chimica degli alimenti - Conservazione, trasformazioni, normativa Ed. Zanichelli, 2015

Modulo: CHIMICA ORGANICA
Bruno Botta, a cura di: Chimica Organica Essenziale, Edi-Ermes, 2012. ISBN 978-880870513547.

W. H. Brown “Chimica Organica” Ed. Edises 2010.

J. Mc Murry “Chimica Organica” 9 Ed. Ed. Piccin 2017.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
N/D
Modulo: CHIMICA ORGANICA
N/D

Questo insegnamento si propone di trasmettere allo studente una buona conoscenza degli elementi base della Chimica organica e della Chimica degli alimenti. Verranno esaminate le principali classi di composti organici, mettendone in evidenza sia gli aspetti più “formali” sia la reattività e, di conseguenza, l’insieme degli effetti che ne controllano il comportamento. A questo secondo aspetto verrà dedicata un’attenzione particolare. Delle reazioni più significative verrà esaminato il meccanismo, commentando le teorie che sono alla base dei processi interpretativi. Verranno trattate anche alcune delle principali classi di composti naturali con l’intento di mostrare che i principi che governano le reazioni dei composti organici in laboratorio sono gli stessi che governano le reazioni dei principi nutritivi degli alimentari. Lo studente acquisirà le nozioni di base in merito alle proprietà ed alle funzioni dei macro e microcomponenti degli alimenti, alle principali modificazioni a loro carico durante le fasi di trasformazione e conservazione dei prodotti alimentari. Tali acquisizioni sono necessarie allo studente per comprendere ed applicare le principali determinazioni idonee al monitoraggio e sviluppo di processi tecnologici e alla verifica della qualità e genuinità dei prodotti alimentari.
Conoscenza e capacità di comprensione
Il principale obiettivo formativo è di stimolare lo studente a un metodo di studio che gli permetta di fare propri i principi generali della materia e farne uso, privilegiando la comprensione e la razionalizzazione dei fenomeni piuttosto che la semplice memorizzazione di dati. In sostanza, tutto l’insieme delle conoscenze trasmesse durante il corso permetterà allo studente di acquisire dei concetti fondamentali della Chimica Organica e di sviluppare una solida base razionale con cui affrontare i problemi legati a tale disciplina. L’insegnamento indirizza alla conoscenza e alla comprensione dei nutrienti e la loro struttura chimica, delle caratteristiche chimico/fisiche e dell’effetto sull’organismo dei costituenti degli alimenti, della struttura dei costituenti alimentari, dei fenomeni di alterazione degli alimenti, dei potenziali rischi derivanti dalla cottura e preparazione degli alimenti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà acquisire conoscenze e competenze che gli permettano di impiegare le informazioni teoriche e le abilità operative acquisite nell’ambito della Chimica Organica nel campo della Chimica degli Alimenti. Le conoscenze acquisite dovranno rappresentare la base di partenza per affrontare in modo autonomo e creativo le problematiche tipiche della Chimica Organica - anche tematiche diverse da quelle esaminate durante il corso - e, in questo ambito, per pianificare e condurre in modo efficace la propria attività. Lo studente potrà acquisire capacità critiche necessarie per valutare la qualità e sicurezza dei prodotti alimentari, la composizione delle materie prime. Il corso offre allo studente gli strumenti per la comprensione dei fenomeni in modo che sia in grado di applicare le conoscenze del sapere acquisite, ottenendo le capacità del sapere fare (abilità).
Autonomia di giudizio
L’autonomia di giudizio verrà stimolata mediante l’analisi di quesiti posti durante la lezione, illustrando gli elementi che hanno portato a sostenere una determinata soluzione e favorendo discussioni sulla validità o meno di proposte alternative. L'autonomia di giudizio verrà verificata tramite prove orali riguardanti la capacità di elaborare in modo autonomo e originale le tematiche trattate. L’apprendimento di concetti fondamentali andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nell’interpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso.
Abilità comunicative
Lo studente acquisirà la capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa, con un linguaggio tecnico appropriato e chiaro, le proprie conoscenze. Le abilità comunicative verranno stimolate mediante l’organizzazione di seminari individuali che gli studenti dovranno presentare facendo uso degli strumenti tecnici e informatici necessari.
Capacità di apprendere Lo studente, oltre ad acquisire le competenze e le conoscenze necessarie al superamento dell’esame, dovrà sviluppare un metodo di apprendimento che gli permetta di impossessarsi dei principi fondamentali della Chimica Organica e degli alimenti in modo da essere in grado di poter gestire con facilità il processo continuo di aggiornamento e approfondimento che questa disciplina richiede. Lo studente saprà collegare e integrare le conoscenze apprese con campi disciplinari affini.

CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Cenni di composizione chimica degli alimenti (1 cfu)

Componenti principali, acqua (funzioni svolte nell’organismo, contenuto medio negli alimenti, attività dell’acqua e crescita microrganismi), sali minerali, zuccheri (glucosio, fruttosio, lattosio, amido, distribuzione, comportamento all’idrolisi, polisaccaridi addensanti e gelificanti) proteine (amminoacidi essenziali e non, peptidi e proteine, struttura e denaturazione delle proteine), grassi (classificazione, trigliceridi, acidi grassi saturi ed insaturi)

Trasformazioni e degradazione degli alimenti (1 cfu)

Autossidazione e fattori di influenza, trasformazioni microbiologiche, trasformazioni provocate dai trattamenti termici e dalla disidratazione, reazioni acarico degli zuccheri, reazioni di trasformazione della componente azotata, Cenni alla reazione di Maillard.

Tecnologia di produzione degli alimenti (1 cfu)

Trattamenti di conservazione a caldo e a freddo, Prodotti di trasformazione casearia, Tecnologia di produzione di oli di oliva e semi e delle margarine, Bevande fermentate: vino, birra e aceto

Modulo: CHIMICA ORGANICA
A-Richiami Di Chimica Di Base.

Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Orbitali atomici e molecolari (orbitali sigma e pigreco-generalizzati). Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.

B- Struttura delle molecole organiche.

B1-Definizione (costituzione e stereochimica). Rappresentazione di molecole organiche mediante strutture di Lewis e Kekulè, sia in versione compatta che linea spigolo. Definizione di risonanza e regole per scrivere correttamente strutture di risonanza di molecole organiche. Gruppi funzionali ed eventuali proprietà elettrofile/nucleofile ad essi associate e trasmesse alla molecola di appartenenza.

B2-Stereochimica.

Simmetria molecolare: nozioni di base (asse proprio e improprio, piano di simmetria, centro di simmetria). Concetti essenziali riguardanti la stereochimica di molecole organiche. Classificazione: isomeria costituzionale e sterica. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Attività ottica di molecole chirali. Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.

C- Reazioni organiche e principali classi di composti organici.

Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera) [concetti introdotti durante le varie ore di lezione]

C1- Alcani e Cicloalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Isomeria conformazionale (etano, butano). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del Cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali. Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici.

C2- Alcheni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Isomeria: nomenclatura cis-trans ed E/Z. Addizione radicalica ai doppi legami. Reazioni di addizione elettrofila: acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità)], acqua, alogeni.

C3- Alchini. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà chimiche. Acidità degli alchini terminali. Reazioni di addizione elettrofila. Reazioni degli anioni acetiluro.

C4- Alogenoalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1 e loro competizione. Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione fra i meccanismi E1 ed E2. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.

C5- Benzene e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC e proprietà del benzene e dei suoi derivati. Aromaticità. Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetti induttivi e mesomerici e capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reattività ed orientamento.

C6- Alcoli e Tioli, Eteri. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche e chimico-fisiche. Acidità e basicità. Reazioni degli alcoli e dei fenoli. Epossidi come caso particolare di eteri fortemente reattivi (carattere elettrofilo degli atomi di carbonio legati all’ossigeno).

C7. Ammine alifatiche e aromatiche. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta, mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto (stereochimica). Sintesi di Gabriel. Alogenazione.

C8- Aldeidi e Chetoni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di addizione nucleofila: reattivi di Grignard, ioni idruro, ammine primarie e secondarie, acqua, alcoli. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β-insaturi.

C9- Acidi carbossilici e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Costanti di acidità. Esteri. Idrolisi acida, saponificazione. Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi. Nitrili.

C10- Enoli e anioni enolato. Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Reattività di enoli e anioni enolato (reazioni di alogenazione in α, di condensazione aldolica e affini). Acidità e reattività dei composti β-dicarbonilici.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI

Modulo: CHIMICA ORGANICA

• Blocco A. Richiami Di

Chimica Di Base (5 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 1-2

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco B- Struttura

delle molecole organiche. (5 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

4

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C1-C3. Alcani e Cicloalcani, Alcheni e Alchini. (6 ore) Botta,

M. Chimica organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018.

ISBN 978-8846754000. Capitolo 3,5, 6

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C4. Alogenoalcani. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

7

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C5. Benzene e derivati. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

Capitolo 15,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C6. Alcoli ed Eteri. (3 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale.

Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 8,9

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C7. Ammine alifatiche e aromatiche. (3 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 10,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C8. Aldeidi e Chetoni. (8 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

11

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C9. Acidi Carbossilici e Derivati. (8 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 12

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C10. Enoli ed Enolati. (2 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

13

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

CHIMICA ORGANICA
Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Cenni di composizione chimica degli alimenti (1 cfu)

Componenti principali, acqua (funzioni svolte nell’organismo, contenuto medio negli alimenti, attività dell’acqua e crescita microrganismi), sali minerali, zuccheri (glucosio, fruttosio, lattosio, amido, distribuzione, comportamento all’idrolisi, polisaccaridi addensanti e gelificanti) proteine (amminoacidi essenziali e non, peptidi e proteine, struttura e denaturazione delle proteine), grassi (classificazione, trigliceridi, acidi grassi saturi ed insaturi)

Trasformazioni e degradazione degli alimenti (1 cfu)

Autossidazione e fattori di influenza, trasformazioni microbiologiche, trasformazioni provocate dai trattamenti termici e dalla disidratazione, reazioni acarico degli zuccheri, reazioni di trasformazione della componente azotata, Cenni alla reazione di Maillard.

Tecnologia di produzione degli alimenti (1 cfu)

Trattamenti di conservazione a caldo e a freddo, Prodotti di trasformazione casearia, Tecnologia di produzione di oli di oliva e semi e delle margarine, Bevande fermentate: vino, birra e aceto

Modulo: CHIMICA ORGANICA
A-Richiami Di Chimica Di Base.

Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Orbitali atomici e molecolari (orbitali sigma e pigreco-generalizzati). Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.

B- Struttura delle molecole organiche.

B1-Definizione (costituzione e stereochimica). Rappresentazione di molecole organiche mediante strutture di Lewis e Kekulè, sia in versione compatta che linea spigolo. Definizione di risonanza e regole per scrivere correttamente strutture di risonanza di molecole organiche. Gruppi funzionali ed eventuali proprietà elettrofile/nucleofile ad essi associate e trasmesse alla molecola di appartenenza.

B2-Stereochimica.

Simmetria molecolare: nozioni di base (asse proprio e improprio, piano di simmetria, centro di simmetria). Concetti essenziali riguardanti la stereochimica di molecole organiche. Classificazione: isomeria costituzionale e sterica. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Attività ottica di molecole chirali. Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.

C- Reazioni organiche e principali classi di composti organici.

Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera) [concetti introdotti durante le varie ore di lezione]

C1- Alcani e Cicloalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Isomeria conformazionale (etano, butano). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del Cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali. Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici.

C2- Alcheni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Isomeria: nomenclatura cis-trans ed E/Z. Addizione radicalica ai doppi legami. Reazioni di addizione elettrofila: acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità)], acqua, alogeni.

C3- Alchini. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà chimiche. Acidità degli alchini terminali. Reazioni di addizione elettrofila. Reazioni degli anioni acetiluro.

C4- Alogenoalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1 e loro competizione. Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione fra i meccanismi E1 ed E2. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.

C5- Benzene e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC e proprietà del benzene e dei suoi derivati. Aromaticità. Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetti induttivi e mesomerici e capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reattività ed orientamento.

C6- Alcoli e Tioli, Eteri. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche e chimico-fisiche. Acidità e basicità. Reazioni degli alcoli e dei fenoli. Epossidi come caso particolare di eteri fortemente reattivi (carattere elettrofilo degli atomi di carbonio legati all’ossigeno).

C7. Ammine alifatiche e aromatiche. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta, mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto (stereochimica). Sintesi di Gabriel. Alogenazione.

C8- Aldeidi e Chetoni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di addizione nucleofila: reattivi di Grignard, ioni idruro, ammine primarie e secondarie, acqua, alcoli. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β-insaturi.

C9- Acidi carbossilici e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Costanti di acidità. Esteri. Idrolisi acida, saponificazione. Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi. Nitrili.

C10- Enoli e anioni enolato. Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Reattività di enoli e anioni enolato (reazioni di alogenazione in α, di condensazione aldolica e affini). Acidità e reattività dei composti β-dicarbonilici.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI

Modulo: CHIMICA ORGANICA

• Blocco A. Richiami Di

Chimica Di Base (5 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 1-2

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco B- Struttura

delle molecole organiche. (5 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

4

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C1-C3. Alcani e Cicloalcani, Alcheni e Alchini. (6 ore) Botta,

M. Chimica organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018.

ISBN 978-8846754000. Capitolo 3,5, 6

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C4. Alogenoalcani. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

7

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C5. Benzene e derivati. (4 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

Capitolo 15,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C6. Alcoli ed Eteri. (3 ore) Botta, B. Chimica organica essenziale.

Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo 8,9

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C7. Ammine alifatiche e aromatiche. (3 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 10,16

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C8. Aldeidi e Chetoni. (8 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

11

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C9. Acidi Carbossilici e Derivati. (8 ore) Botta, B. Chimica

organica essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN

978-8846754000. Capitolo 12

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

• Blocco C10. Enoli ed Enolati. (2 ore) Botta, B. Chimica organica

essenziale. Seconda edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000. Capitolo

13

• Testi di riferimento: Botta, B. Chimica organica essenziale. Seconda

edizione. Pisa: ETS Edizioni, 2018. ISBN 978-8846754000.

CHIMICA DEGLI ALIMENTI
L'acquisizione dei CFU (9 CFU) del corso è subordinata al superamento della prova finale, il cui svolgimento è previsto durante le sessioni d’esame pubblicate su Infostud. Non sono previste prove in itinere a carattere di esonero parziale.

La prova finale consiste in un esame scritto propedeutico all'esame orale. La prova scritta valuta la capacità dello studente di applicare i principi di struttura e reattività dei composti organici alla soluzione di problemi. La prova orale valuta la preparazione dello studente sull’intero programma, la chiarezza espositiva e la capacità di collegare e ragionare criticamente sui diversi argomenti trattati a lezione.

Non è previsto un numero massimo di prove d’esame sostenibili nell’arco dell’anno accademico.

CHIMICA ORGANICA
L'acquisizione dei CFU (9 CFU) del corso è subordinata al superamento della prova finale, il cui svolgimento è previsto durante le sessioni d’esame pubblicate su Infostud. Non sono previste prove in itinere a carattere di esonero parziale.

La prova finale consiste in un esame scritto propedeutico all'esame orale. La prova scritta valuta la capacità dello studente di applicare i principi di struttura e reattività dei composti organici alla soluzione di problemi. La prova orale valuta la preparazione dello studente sull’intero programma, la chiarezza espositiva e la capacità di collegare e ragionare criticamente sui diversi argomenti trattati a lezione.

Non è previsto un numero massimo di prove d’esame sostenibili nell’arco dell’anno accademico.

CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Testi consigliati:

Coultate; La chimica degli alimenti, Ed. Zanichelli, 2009

Cappelli, Vannucchi; Principi di Chimica degli alimenti - Conservazione, trasformazioni, normativa Ed. Zanichelli, 2015

Modulo: CHIMICA ORGANICA
Bruno Botta, a cura di: Chimica Organica Essenziale, Edi-Ermes, 2012. ISBN 978-880870513547.

W. H. Brown “Chimica Organica” Ed. Edises 2010.

J. Mc Murry “Chimica Organica” 9 Ed. Ed. Piccin 2017.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
N/D
Modulo: CHIMICA ORGANICA
N/D

CHIMICA ORGANICA
Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
Testi consigliati:

Coultate; La chimica degli alimenti, Ed. Zanichelli, 2009

Cappelli, Vannucchi; Principi di Chimica degli alimenti - Conservazione, trasformazioni, normativa Ed. Zanichelli, 2015

Modulo: CHIMICA ORGANICA
Bruno Botta, a cura di: Chimica Organica Essenziale, Edi-Ermes, 2012. ISBN 978-880870513547.

W. H. Brown “Chimica Organica” Ed. Edises 2010.

J. Mc Murry “Chimica Organica” 9 Ed. Ed. Piccin 2017.

Modulo: CHIMICA DEGLI ALIMENTI
N/D
Modulo: CHIMICA ORGANICA
N/D

Il corso si prefigge di trasmettere i principi fondamentali della Genetica classica e in particolare di evidenziare l’enorme impatto della Genetica e le ricadute concettuali e pratiche derivate dall’utilizzo del metodo genetico e dell'analisi mutazionale. Lo scopo è fornire allo studente alcune basi teoriche e metodologiche per approfondire lo studio dei sistemi biologici. Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare tematiche più complesse quali: i) l’analisi strutturale e funzionale dei genomi, ii) le metodologie di terapia genica e gene editing e iii) lo studio dell’espressione genica globale in animali e piante.
Un ulteriore obiettivo formativo dell’insegnamento di Genetica è di fornire, anche attraverso esperienze in laboratorio, le competenze per poter intervenire criticamente su aspetti etico-sociali relativi all’utilizzo delle metodiche genetiche per la cura delle malattie.
Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento costituiscono una base fondamentale per proseguire il percorso di formazione nel'ambito delle biotecnologiche.
Gi studenti che supereranno l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere:

• Le basi genetiche della trasmissione ereditaria - Le relazioni tra genotipo e fenotipo - I complessi meccanismi di controllo dell’espressione genica nel differenziamento e nello sviluppo - L’organizzazione e la funzione dei genomi - I contenuti di un articolo scientifico di Genetica

virus. Il DNA. Studio e natura delle mutazioni. Natura e funzione del gene. Il controllo dell’espressione genica nei batteri e negli eucarioti. Struttura e funzione del genoma eucariotico. Geni e sviluppo. Genetica di popolazioni.

Esercitazioni in aula: Svolgimento e discussione di problemi di genetica mendeliana applicati a organismi vegetali e animali. Esempi riferiti a casi di trasmissione ereditaria di malattie genetica umane.

Esercitazioni in laboratorio: 1) Introduzione ai materiali e metodi della Genetica di Drosophila melanogaster; 2) Esperienze di Citogenetica.

La prova d’esame ha, ovviamente, l’obiettivo di verificare il livello di comprensione e approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento che gli studenti sono riusciti a sviluppare durante il corso. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La prova d’esame consiste in un colloquio orale fatto da alcune domande. Lo studente ha la facoltà di discutere e approfondire un argomento a piacere scelto tra quelli presenti nel programma. Nel complesso, la prova di esame consente al docente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite dallo studente, nonché le capacità critiche e la proprietà di linguaggio.

Un testo a scelta tra i seguenti libri:

1. Goldberg, Genetica. Ed. Mac Graw-Hill (2022)

2. Griffiths - Doebley - Peichel - Wassarman , Genetica . Principi di analisi formale . (2021)

3. Pierce, Genetica. Ed. Zanichelli (2016)

4. Genetica, Casa Editrice Ambrosiana (2014)

Nessuna bibliografia

L'insegnamento “Microbiologia degli Alimenti Fermentati” è mirato agli aspetti microbiologici delle filiere produttive di alimenti e bevande di origine vegetale ed animale.
In particolare, saranno descritte e analizzate le biotecnologie tradizionali e innovative inerenti le filiere del vino, dei prodotti lattiero caseari (yogurt e formaggi) e dei lievitati da forno. L’insegnamento si prefigge di fornire le nozioni fondamentali per comprendere il ruolo dei microrganismi (patogeni, alteranti e pro-tecnologici) nelle fasi di produzione, trasformazione e conservazione degli alimenti. Saranno oggetto di studio i principali gruppi microbici di interesse alimentare, l’influenza dei parametri ecofisiologici e le principali tecniche di controllo dei microrganismi negli alimenti. Saranno inoltre trattati, dal punto di vista del laboratorio, i principali metodi analitici per la caratterizzazione microbiologica dei prodotti alimentari.
Le competenze acquisite dagli studenti includono:
conoscenza dei principali processi produttivi che coinvolgono microrganismi protecnologici (vino, derivati lattiero caseari, lievitati da forno); capacità di monitorare gli aspetti microbiologici riguardanti l’impiego di starter e il controllo di alteranti e patogeni conoscenza delle principali caratteristiche microbiologiche, tecnologiche e nutrizionali di bevande e alimenti fermentati.

• Ecofisiologia dei microrganismi negli alimenti

Effetto di temperatura, pH, acqua, potenziale redox sulla crescita microbica

• Controllo dei microrganismi negli alimenti

Impiego di sostanze chimiche, alte e basse temperature, radiazioni, filtrazione, essiccamento

• Equilibri microbici negli alimenti:

latte, uova, carne, prodotti ittici, frutta e vegetali

• Microbiologia deli alimenti fermentati

Lieviti e Batteri lattici

Microbiologia enologica: gestione della fermentazione alcolica e fermentazione malolattica

Microbiologia di prodotti caseari: yogurt e formaggi

Microbiologia dei lievitati da forno

• Esercitazioni

Enumerazione dei microrganismi negli alimenti

Isolamento ed identificazione dei microrganismi negli alimenti

L’esame di profitto, consiste in una prova orale sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica. La valutazione finale è espressa in trentesimi.

Per l’esame di profitto, la prova orale consiste in domande riguardanti gli argomenti del programma. L’esito positivo della prova orale darà luogo alla valutazione finale dell’esame.

Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale si svolge l’insegnamento, è prevista una prova di esonero orale relativa agli argomenti di lezioni ed esercitazioni svolti nel periodo che precede la prova stessa (circa metà programma). La prova di esonero è superata se lo studente mostra livello di conoscenza adeguato, ovvero padronanza della materia e del linguaggio tecnico-scientifico, capacità di analisi dei problemi e di strutturazione delle argomentazioni. L’esito positivo delle prove di esonero concorre alla valutazione finale dell’esame ed ha la validità di un anno accademico.

Per gli studenti risultati idonei alla prova di esonero, la prova orale finale riguarderà solo gli argomenti di lezioni ed esercitazioni svolti nel periodo successivo alla prova di esonero. In questo caso, la valutazione dell’esame di profitto è espressa come media tra la votazione riportata all’esonero e la prova finale.

L’esame di profitto degli studenti stranieri può essere svolto in lingua inglese

• Appunti di lezione;
• Microbiologia Alimentare Applicata, Cocolin-Gobbetti-Neviani, Casa Editrice Ambrosiana

Approfondimenti:

• Biotecnologia dei prodotti lievitati da forno (Gobbetti - Rizzello) Casa Editrice Ambrosiana
• Microbiologia Generale ed Agraria, Casa Editrice Ambrosiana, Biavati - Sorlini
• Biologia dei microrganismi, Casa Editrice Ambrosiana, Dehò - Galli

Obiettivi generali
La moderna visione del mondo microbico ha superato la semplicistica percezione dei microrganismi come vettori di patologie di diversa gravità per l’uomo. Oggi appare sempre più chiaro che i microrganismi sono costituenti principali degli ecosistemi nonché componenti essenziali degli organismi eucariotici, spesso indispensabili per alcuni processi produttivi e industriali. L’insegnamento della Microbiologia Generale ha quindi l’obiettivo di fornire quegli elementi conoscitivi che permettano agli studenti di comprendere la plasticità del mondo microbico. Gli obiettivi specifici saranno volti a integrare in modo sequenziale e cumulativo in un percorso didattico razionale le nozioni concernenti le strutture batteriche e virali, gli specifici rapporti di struttura e funzione di queste e l’evoluzione e l’organizzazione dei genomi. Queste nozioni costituiranno la base per la comprensione dei meccanismi molecolari che regolano l’interazione dei microrganismi con gli ambienti abiotici e biotici. L’acquisizione di questa rete di conoscenze fornirà allo studente gli strumenti per valutare in modo informato e consapevole il ruolo dei microorganismi in ambito biomedico , biotecnologico ed ambientale.
Obiettivi specifici
A) Conoscenza e capacità di comprensione Al termine del Corso lo studente avrà acquisito conoscenza e capacità di comprensione su: - Struttura della cellula procariotica (Batteri e Archea) e biosintesi dei componenti cellulari - Organizzazione del genoma batterico e ruolo degli elementi genetici mobili - Tecniche di cultura dei microrganismi e procedure per il loro controllo - Processi di colonizzazione batterica dell’ospite e dell’ambiente. - Meccanismo d’azione degli antibiotici e processi di antibiotico-resistenza
B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Capire il ruolo chiave svolto dai microrganismi nelle interazioni con l’ospite e con l’ambiente - Comprendere i fenomeni biologici degli organismi complessi attingendo alle conoscenze sui microrganismi; - Comprendere i campi di applicazione biotecnologica dei microrganismi
C) Autonomia di giudizio - Filtrare in modo consapevole e ragionato le informazioni sul mondo dei microrganismi; - Prendere decisioni consapevoli sull’uso di prodotti derivanti da batteri o virus e sulla rilevanza dei vaccini;
D) Abilità comunicative - Saper comunicar e le informazioni acquisite sui microrganismi in modo corretto e consapevole utilizzando una terminologia appropriata - Interpretare seguendo schemi conoscitivi appropriati i fenomeni associati ai microrganismi su scala personale e sociale;
E) Capacità di apprendimento - Apprendere la terminologia specifica - Essere in grado di effettuare collegamenti logici tra i vari argomenti

In questo corso sono considerati i principali concetti fondamentali della microbiologia e gli eventi storici che hanno portato alla scoperta dei microrganismi. I fondamenti della microbiologia sono studiati attraverso la presentazione delle metodiche microscopiche, colturali ed allo studio dei principi molecolari che sono alla base della vita sul pianeta terra e della sua evoluzione.

I microrganismi sono studiati sia da un punto di vista quantitativo (i microrganismi rappresentano la biomassa più abbondante in tutti gli ambienti terrestri ed acquatici) che qualitativo, considerando la diversità microbica negli ambienti naturali e antropizzati.

Sono esaminate le strutture cellulari che caratterizzano la cellula microbica e la loro funzione. Gli involucri che definiscono la cellula batterica quali membrana esterna, parte batterica e membrana citoplasmatica, in aggiunta ad altre strutture quali pili, flagelli, e sistemi di trasporto, che mediano le interazioni tra cellule microbiche e microrganismi-ospite/ambiente.

Sono parte integrante del programma anche: i) lo studio della crescita microbica e del suo controllo, le richieste nutrizionali e le principali metodiche di coltivazione dei batteri; ii)

la genetica molecolare dei microrganismi esamina gli aspetti genetici (mutazioni, elementi genetici mobili e trasferimento genico orizzontale) e genomici (organizzazione dei genomi microbici) alla base della variabilità microbica anche al fine di comprendere i processi evolutivi.

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento acquisita dallo studente.

L’ esame consiste in una prova scritta che comprende domande a risposta multipla e domande aperte, quest’ultime sono circa il 10% delle domande d’esame. Lo studente può presentare le attività dei laboratori didattici in forma orale; in questo caso la valutazione dell’orale si aggiunge al voto dello scritto. L’esame viene svolto prendendo in considerazione le diverse tematiche affrontate durante il Corso e consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite, valutando la chiarezza espositiva, la proprietà di linguaggio e la capacità critica dello studente. Per superare l’esame è necessario ottenere una votazione complessiva minima di 18/30.

Per conseguire il punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito un’ottima conoscenza degli argomenti trattati nei due moduli del Corso e di essere capace di creare delle connessioni logiche e coerenti tra i vari temi studiati.

Brock, Biologia dei microrganismi, sedicesima edizione. Materiale didattico elaborato dal docente sulla base di articoli scientifici e testi.

Il materiale didattico è disponibile: biblioteca del dipartimento BBCD (https://bbcd.bio.uniroma1.it/it/biblioteca-charles-darwin); piattaforma E-learning (https://elearning.uniroma1.it/); cartella DRIVE condivisa con gli studenti.

Ove necessario, chiedere la chiave di accesso al docente ([email protected]).

Fornire agli studenti le conoscenze di base nel settore delle scienze e tecnologie dei prodotti agro-alimentari con particolare riguardo alla composizione chimico-nutrizionale dei prodotti alimentari, all’etichettatura, ad alcune modificazioni chimiche e biologiche delle componenti degli alimenti, alle principali operazioni unitarie e ad alcuni schemi di processo delle tecnologie di trasformazione dei prodotti alimentare (settore lattiero-caseario, settore enologico).

L’insegnamento si inserisce nel generale obiettivo del corso di studio di fornire conoscenze nel settore delle biotecnologie Agro-Alimentari e Industriali. L’obiettivo formativo dell’insegnamento di Biotecnologie Alimentari è quello di fornire agli studenti elementi di natura fisica, chimica, biologica e tecnologica delle filiere produttive, dalla materia prima alla trasformazione in alimenti, di grande interesse economico industriale per il territorio nazionale (cerealicola, lattiero-casearia, enologica, brassicola, ortofrutticola e delle produzioni animali). Gli studenti acquisiranno una formazione sia in vista del possibile impiego quale tecnologo alimentare in aziende del settore agro-alimentare, oggi trainante per il nostro paese, sia in vista della continuazione degli studi nelle lauree specialistiche di orientamento bio-tecnologico. Particolare attenzione verrà posta sulle molteplici applicazioni delle biotecnologie nella “filiera alimentare”.
Gli studenti alla fine del corso dovranno essere in grado di conoscere e comprendere : - le caratteristiche delle materie prime impiegate per la produzione dei prodotti finiti oggetto dell’insegnamento - descrivere la sequenza delle operazioni unitarie utilizzate per produrre i prodotti finiti oggetto dell’insegnamento, - conoscere i parametri di qualità e di sicurezza alimentare da monitorare per gestire l’efficienza del processo produttivo e la qualità dei prodotti finiti. - Utilizzare il linguaggio tecnico delle biotecnologie alimentari

L’insegnamento si inserisce nel generale obiettivo del corso di studio di fornire conoscenze nel settore delle biotecnologie Agro-Alimentari e Industriali. L’obiettivo formativo dell’insegnamento di Biotecnologie Alimentari è quello di fornire agli studenti elementi di natura fisica, chimica, biologica e tecnologica delle filiere produttive, dalla materia prima alla trasformazione in alimenti, di grande interesse economico industriale per il territorio nazionale (cerealicola, lattiero-casearia, enologica, brassicola, ortofrutticola e delle produzioni animali). Gli studenti acquisiranno una formazione sia in vista del possibile impiego quale tecnologo alimentare in aziende del settore agro-alimentare, oggi trainante per il nostro paese, sia in vista della continuazione degli studi nelle lauree specialistiche di orientamento bio-tecnologico. Particolare attenzione verrà posta sulle molteplici applicazioni delle biotecnologie nella “filiera alimentare”.

Lavoro pratico di laboratorio/compito/presentazione (6 punti).

Esame orale (24 punti)

Food Biotechnology (Woodhead Publishing India in Food Science, Technology and Nutrition) Hardcover - by S.C. Bhatia (Author)

Websites:

http://www.ifst.org/

http://www.agbiotechnet.com/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

Lo straordinario sviluppo della ricerca scientifica, in particolare nel campo delle scienze della vita , apre notevoli orizzonti al sapere e può contribuire al miglioramento complessivo della vita degli esseri umani. Condizione perché questo obiettivo sia raggiunto è che vi sia verso la scienza un clima di fiducia diffusa, determinata dalla trasparenza dei mezzi e dei fini e dalla contemporanea certezza della libertà e della responsabilità. Sul piano etico, il fine fondamentale è quello di estendere le opportunità e le capacità di scelta delle persone nel quadro di una società che sia plurale ma non frantumata in comunità morali estranee le une alle altre.
Conoscenza e capacità di comprensione: Premesso ciò, obiettivo del corso sarà non tanto trasmettere un bagaglio di nozioni inerenti alle varie teorie e posizioni in ambito bioetico, quanto introdurre gli studenti in questa complessità, fornendo loro le categorie utili per la decifrazione delle questioni poste di volta in volta.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: L’acquisizione delle categorie di pensabilità in termini etici, socio-politici, permetterà loro di inquadrare in modo corretto le questioni poste, individuando i “veri” nodi problematici.
Autonomia di giudizio: L’acquisizione di tali capacità ed il loro esercizio, sarà testata attraverso la discussione in aula di casi specifici e permetterà di sviluppare una capacità critica mirante all’individuazione di proposte risolutive che si caratterizzino per originalità e praticabilità.
Abilità comunicative: Lo sviluppo delle precedenti abilità non può realizzarsi se non acquisendo una capacità comunicativa incentrata sul argomentativo che è una condizione necessaria per una valutazione corretta e responsabile.
Capacità di apprendimento: Il perseguimento degli obiettivi formativi del corso include anche la consapevolezza dell’estrema mutevolezza delle questioni oggetto della riflessione bioetica. La scelta di orientare l’insegnamento, non tanto in termini di acquisizione di nozioni quanto in termini di consolidamento di capacità critica, è diretta ad indurre curiosità intellettuale, ma soprattutto l’acquisizione di uno stile argomentativo teso a ricercare le fonti di aggiornamento ed approfondimento, sfuggendo quelle soluzioni semplificatorie che spesso non colgono la profondità delle questioni in gioco.

Il corso si propone di fornire alcuni elementi fondamentali di orientamento nel campo della bioetica, dell'etica della ricerca scientifica e dell'etica deontologica. Saranno oggetto del corso soprattutto temi problematici e significativi per i futuri operatori nell'ambito delle scienze biologiche.

Gli studenti saranno invitati a confrontarsi con i dilemmi morali legati alle nuove acquisizioni della ricerca scientifica e con le trasformazioni che questa trasformazione comporta nel rapporto tra scienza e società. Il confronto avverrà anche attraverso l'esame di situazioni simulate, narrate, immaginarie o reali, e di esempi di casi concreti tratti dalla attualità.

Programma sintetico:

• La ridefinizione epistemologica contemporanea
• I principi della bioetica
• Elementi di biopolitica: il Codice di Norimberga
• il corpo e il mercato, politiche della salute
• Il rapporto tra scienza e società

L'esame prevede un prova orale

F. Rufo, L'Etica in laboratorio, Donzelli, Roma, 2022 (nuova edizione).

G. Corbellini, C. Lalli, Bioetica per perplessi, Mondadori, Milano, 2016.

A. Ficorilli, Nuovi territori per l'etica della ricerca scientifica, Mimesis, Milano, 2021

E. Lecaldano, Bioetica. Le scelte morali, Laterza, Roma-Bari, 2020

P. Donatelli, La vita umana in prima persona, Laterza, Roma-Bari, 2012.

G. Pellegrino, M. Di Paola, Nell’antropocene. Etica e politica alla fine di un mondo, DeriveApprodi, Roma, 2018.

S. Pollo, La morale della natura, Laterza, Roma-Bari, 2008.

F. Rufo (a cura di), La salute è un diritto, Ediesse, Roma, 2020

M. Balistreri, G.Capranico, M. Galletti, S.Zullo, Biotecnologie e modificazioni genetiche, Il mulino, Bologna, 2020

G. Corbellini, C. Lalli, Bioetica per perplessi, Mondadori, Milano, 2016

Obiettivi formativi
Le biotecnologie delle fermentazioni sono definite come delle tecniche di produzione industriale, in cui gli organismi viventi o i loro componenti (ad esempio gli enzimi) realizzano la produzione del materiale richiesto. Le tecnologie basate sulle fermentazioni microbiche prevedono l’uso microrganismi in un ambiente artificiale (nei fermentatori in condizioni aerobiche o anaerobiche) per la produzione dei loro metaboliti primari o secondari, come acido citrico, alcoli o antibiotici. Attualmente, l'uso di tecniche di DNA ricombinante e la biologia sintetica hanno reso possibile la produzione di diversi composti (ad es. Insulina, fattori di crescita, interferone) da organismi geneticamente modificati.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le esigenze nutrizionali dei microrganismi e i terreni industriali - i metodi di coltivazione industriali - la biologia di base dei principali microrganismi usati come platform strain nelle produzioni industriali - la versatilità metabolica dei microrganismi - l’uso delle tecniche molecolari per l’ingegneria genetica, proteica e metabolica - Le principali produzioni industriali per via fermentativa di proteine e metaboliti
  Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite): - Comprendere la letteratura scientifica riguardante la manipolazione e l’uso industriale di microrganismi - Progettare microrganismi tramite le applicazioni della biologia sintetica - Sviluppare le applicazioni microbiche ed enzimatiche in settori medici, farmaceutici, alimentari e in processi di produzione industriale

L’insegnamento prevede 64 ore di didattica frontale, suddivise in due sezioni, e 12 ore di esercitazioni.

Lezioni frontali

I sezione

Microbiologia Industriale (30 ore)

Introduzione al corso – definizione della chimica delle fermentazioni – processi lab, small and large scale - produzioni industriali storiche

Esigenze nutrizionali dei microrganismi – terreni per le fermentazioni di laboratorio e per processi industriali

Condizioni fisiche per l’accrescimento microbico

Tecniche microbiologiche – determinazione del numero di cellule

Metabolismo microbico – meccanismi di regolazione degli enzimi biosintetici - vie di utilizzazione del glucosio – Repressione da catabolita – crescita diauxica - effetto Pasteur – Effetto Crabtree

Selezione e screening – arricchimento di cellule mutanti – generazione dei campioni di una library – test e validazione – high throughput screening – esempi di screening

Miglioramento ceppi – tecniche ricombinanti e non ricombinanti- esempio: miglioramento ceppo produttore di Riboflavina (articolo 1)

Microrganismi di interesse per le biotecnologie microbiche: E. coli, Streptomyces, Bacillus, lievito, funghi filamentosi

II sezione:

Chimica delle Fermentazioni (30 ore)

Metodi di coltivazione – Espressione matematica della velocità di sviluppo - La fermentazione di batch, fed-batch e continua

Fermentatori ad agitazione meccanica e pneumatica – scale up - il trasferimento di ossigeno

Produzione di biomasse – produzione di lievito

Produzioni industriali: etanolo, bioetanolo (articoli 2, 3), birra (articolo 4), butanolo, acido lattico, acido citrico, acido glutammico (MSG), lisina (L-Lys)

Ingegneria metabolica – sistema NICE – Conversione di un ceppo di Lactococcus lactis da omolattico a omoalaninico (articolo 5)

Antibiotici – PKS, NRPS, Penicillina e cefalosporina –Produzione industriale e miglioramento dei ceppi produttori

Bioconversioni

Produzione proteine eterologhe – scelta dell’ospite – E. coli, S. cerevisiae e lieviti non convenzionali Pichia pastoris e Kluyveromyces lactis. Biologia sintetica: produzione di farmaci biologici ricombinanti da lievito in microbioreattore (articolo 6).

Visite ad impianti industriali o seminari da personale che lavora presso industrie (4h)

Esercitazioni in laboratorio:

• Isolamento di microorganismi produttori di molecole bioattive
• Produzione di enzimi ricombinanti in ospiti microbici
• Introduzione corso – definizione della chimica delle fermentazioni – processi lab, small and large scale - produzioni storiche – concetto di platform strain -Esigenze nutrizionali dei microrganismi – terreni per le fermentazioni di laboratorio e per processi industriali - Condizioni fisiche dell’accrescimento - Tecniche microbiologiche – determinazione del numero di cellule Metabolismo microbico
• Testi di riferimento: Diapositive lezione
• Selezione e screening - Miglioramento ceppi - Coltivazione cellule - Cinetica della crescita microbica
• Testi di riferimento: Diapositive lezioni e Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa editrice Ambrosiana.(2008)
• Microrganismi di interesse industriale E. coli, Attinomiceti, Bacillus, Lieviti, funghi filamentosi
• Testi di riferimento: Diapositive lezioni e Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa editrice Ambrosiana.(2008)
• Birra, butanolo, acidi organici, amminoacidi, antibiotici, produzione di proteine eterologhe, biotrasformazioni e enzimi immobilizzati
• Testi di riferimento: Diapositive lezioni e Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa editrice Ambrosiana.(2008)
• Attività di laboratorio
• Testi di riferimento: Diapositive delle lezioni e materiale fornito dal docente
• Seminari da esperti del settore
• Testi di riferimento: Diapositive delle lezioni e materiale fornito dal docente

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione in itinere (riservata agli studenti frequentanti il corso) consiste di una prova scritta (della durata di due ore) su argomenti in lezioni definite. La prova scritta prevede 31 domande a risposta multipla sugli argomenti trattati nel percorso Se il voto finale dello scritto è superiore a 18/30 lo studente sarà esonerato dagli argomenti oggetto della prova in itinere nel corso del sostenimento della prova orale. Nella prova orale vengono valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica di fronte alle problematiche nella manipolazione dei microrganismi e nelle produzioni industriali.

Il voto finale, nel caso di prova in itinere valida, risulta dalla media fra la prova scritta e la prova orale.

• Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa EditriceAmbrosiana.(2008)
• Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali. MM Bianchi. Edizioni Nuova Cultura. (2009)
• Microbiologia Industriale, Matilde Manzoni. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9
• Diapositive delle lezioni (consultabili sulla piattaforma E-learning)
• Articoli scientifici

Obiettivi generali

L’obiettivo del corso è fornire conoscenze sui principali processi fisiologici e metabolici delle pianta e

sull’utilizzo di approcci biotecnologici relativi alla crescita gli organismi vegetali, alla loro interazione

con l’ambiente e al loro potenziale uso in ambito applicativo

Il corso di sviluppa in due moduli.

Modulo I : Fisiologia e biochimica vegetale. Lo scopo di questo modulo è fornire conoscenze di base per

comprendere le basi fisiologiche e metaboliche della crescita e dello sviluppo delle piante. In particolare,

lo studente apprenderà i principali processi fisiologici della pianta e la complessità del metabolismo

vegetale e della sua compartimentalizzazione tissutale, cellulare e subcellulare e comprenderà

l'interdipendenza tra struttura e funzione. Lo studente acquisirà le ultime conoscenze sul metabolismo

delle piante in una visione integrata.

Modulo II : “Biotecnologie vegetali”. Il modulo si propone di approfondire le conoscenze sugli aspetti

molecolari e cellulari della biologia vegetale, sull'analisi dell'organizzazione, regolazione ed espressione

del genoma, sulle metodologie biotecnologiche avanzate quali l'ingegneria metabolica. Inoltre verranno

analizzate le complesse interazioni della pianta con l’ambiente, e l'utilizzo delle biotecnologie sistemi

vegetali modello e in specie di interesse agrario, allo scopo di migliorarne e/o modificarne il

comportamento e le capacità produttive, sia in termini qualitativi che quantitativi.

Obiettivi specifici

A) Conoscenze e capacità di comprensione

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Fisiologia e biochimica vegetale

-avranno acquisito una visione di base e integrata della biologia vegetale

• sapranno comprendere il metabolismo vegetale e delle sue modificazioni durante lo sviluppo e delle

interazioni della pianta con l’ambiente circostante.

-avranno acquisito le basi culturali per comprendere in termini molecolari le relazioni fisiologiche tra la

pianta e il suo ecosistema

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Biotecnologie vegetali

• avranno acquisito conoscenze approfondite negli aspetti molecolari e cellulari del funzionamento dei

sistemi vegetali, includendo in questo sistema le complesse interazioni delle piante con l’ambiente e con

microrganismi patogeni.

-avranno competenze sui processi biotecnologici per le produzioni agroindustriali e alimentari, per la

trasformazione dei prodotti vegetali non alimentari, per il controllo della qualità dell’ambiente, per lo

sviluppo, la riproduzione e il miglioramento genetico delle piante.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Capacità applicare le conoscenze per la scelta di strategie analitiche per studiare il metabolismo

vegetale.

• Capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti acquisiti per sviluppare competenze nella

comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base dello vita e

dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.

• Capacità di applicare le conoscenze di base e sperimentali acquisite sulle tecniche biotecnologiche nella

produzione di beni e servizi agroindustriali utilizzando sistemi vegetali.

C) Autonomia di giudizio

• capacità di comprendere e risolvere in modo autonomo problemi scientifici inerenti la fisiologia della

pianta e la sua interazione con l’ambiente.

• Capacità di valutare e interpretare in modo autonomo dati sperimentali per lo studio della fisiologia e

della biochimica vegetale.

D) Abilità comunicative

• Acquisizione di adeguata terminologia nella comunicazione dei contenuti della disciplina.
• Acquisizione di competenze e strumenti utili per la comunicazione e la divulgazione delle conoscenze

acquisite e dei risultati delle attività pratiche svolte durante il percorso di studio.

• Capacità di comunicare le competenze acquisite alle parti interessate, inclusi operatori nel settore

agricolo e responsabili di enti di ricerca pubblici e privati di settore.

E) Capacità di apprendimento

• Capacità autonoma di approfondimento di delle informazioni scientifiche di base e conoscenze tecniche

di base nell’ambito delle fisiologia vegetale e biotecnologie vegetali.

• Capacità di apprendere strumenti conoscitivi e metodo scientifico tipici della attività di un biologo che

opera nel campo della biologia vegetale e delle biotecnologie vegetali .

-Capacità di acquisire gli strumenti che favoriscono il costante aggiornamento delle conoscenze sui

meccanismi fisiologici e molecolari correlati con lo sviluppo delle piante e della loro interazione con

l’ambiente.

A) Conoscenze e capacità di comprensione

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Fisiologia e biochimica vegetale

-avranno acquisito una visione di base e integrata della biologia vegetale

• sapranno comprendere il metabolismo vegetale e delle sue modificazioni durante lo sviluppo e delle interazioni della pianta con l’ambiente circostante.

-avranno acquisito le basi culturali per comprendere in termini molecolari le relazioni fisiologiche tra la pianta e il suo ecosistema

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Biotecnologie vegetali

• avranno acquisito conoscenze approfondite negli aspetti molecolari e cellulari del funzionamento dei sistemi vegetali, includendo in questo sistema le complesse interazioni delle piante con l’ambiente e con microrganismi patogeni.

-avranno competenze sui processi biotecnologici per le produzioni agroindustriali e alimentari, per la trasformazione dei prodotti vegetali non alimentari, per il controllo della qualità dell’ambiente, per lo sviluppo, la riproduzione e il miglioramento genetico delle piante.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Capacità applicare le conoscenze per la scelta di strategie analitiche per studiare il metabolismo vegetale.
• Capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti acquisiti per sviluppare competenze nella comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base dello vita e dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.
• Capacità di applicare le conoscenze di base e sperimentali acquisite sulle tecniche biotecnologiche nella produzione di beni e servizi agroindustriali utilizzando sistemi vegetali.

C) Autonomia di giudizio-

• capacità di comprendere e risolvere in modo autonomo problemi scientifici inerenti la fisiologia della pianta e la sua interazione con l’ambiente.
• Capacità di valutare e interpretare in modo autonomo dati sperimentali per lo studio della fisiologia e della biochimica vegetale.

D) Abilità comunicative

• Acquisizione di adeguata terminologia nella comunicazione dei contenuti della disciplina.
• Acquisizione di competenze e strumenti utili per la comunicazione e la divulgazione delle conoscenze acquisite e dei risultati delle attività pratiche svolte durante il percorso di studio.
• Capacità di comunicare le competenze acquisite alle parti interessate, inclusi operatori nel settore agricolo e responsabili di enti di ricerca pubblici e privati di settore.

E) Capacità di apprendimento

• Capacità autonoma di approfondimento di delle informazioni scientifiche di base e conoscenze tecniche di base nell’ambito delle fisiologia vegetale e biotecnologie vegetali.
• Capacità di apprendere strumenti conoscitivi e metodo scientifico tipici della attività di un biologo che opera nel campo della biologia vegetale e delle biotecnologie vegetali .

-Capacità di acquisire gli strumenti che favoriscono il costante aggiornamento delle conoscenze sui meccanismi fisiologici e molecolari correlati con lo sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale:

Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio (12 h):

• estrazione DNA da piante
• genotipizzazione mutanti inserzionali

Modulo II : Biotecnologie vegetali

Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore)

Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore)

Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore)

Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore)

Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti.

Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore)

Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore)

Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore)

Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore)

Laboratorio (12 ore):

Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens

Saggio GUS

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio:

• Isolamento e genotipizzazione di mutanti Arabidopsis (4 ore)

-Visualizzazione attività di costrutti reporter per ormoni in Arabidopsis (4 ore)

• Uso di trascrittomica per studiare le risposte delle piante agli stress (4 ore)

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE

• Peculiarità della cellula vegetale. Parete Cellulare. Plastidi. 2, 6, 9 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 1 + materiale didattico
• Potenziale idrico. Trasporto idrico. Stomi. 16, 20, 23 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 5-6 + materiale didattico
• Potenziale elettrochimico, trasporto di membrana e nutrizione minerale. 27, 29 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 7-8 + materiale didattico
• Fotosintesi e floema. 10, 13, 17, 20 novembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 9-12 + materiale didattico
• Trasduzione del segnale, fotorecettori, ormoni. Fisiologia dello sviluppo. 24, 27 novembre; 1, 4, 11, 15 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 4, 16, 18, 19 + materiale didattico
• Fisiologia del seme, fiore, frutto. 18, 22 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 17, 20, 21 + materiale didattico
• Esercitazioni: 1, 3, 10, 15, 17 dicembre (due turni)

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI

• Genomi vegetali e miglioramento

genetico. Lezioni 1-4 (2, 7, 9 e14 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitoli 1, 2.6, 2.7 e 14 + Materiale didattico
• Colture

in vitro di tessuti vegetali e loro rigenerazione. Lezioni 5-6 (16 e 21

ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 3 + Materiale didattico
• La

trasformazione genetica delle piante. Lezioni 7-11 (23, 28, 30 e 31 ottobre; 6

novembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 4 + Materiale didattico
• Tecnologie molecolari per la modifica e regolazione dei genomi vegetali.

Lezioni 12-15 (11, 13,

18 e 20 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 2.1; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 3 + Materiale didattico
• Applicazioni biotecnologiche in campo vegetale e agroindustriale.

Lezioni

16-20 (25 e 27 novembre; 2, 4, 11 dicembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 5, 6, 7, 8, 10; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 2 e 9 +

Materiale didattico

• ESERCITAZIONI: 27 e 29 ottobre 12, 17, 19, 24 novembre (due turni)

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste di una prova scritta con verifiche intermedie o orale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo I:

Fisiologia e sviluppo vegetale. Taiz - Møller - Murphy - Zeiger 2024.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Biotecnologie e genomica delle piante. Rosa Rao, Antonietta Leone et al. Idelson-Gnocchi 2014.

Biotecnologie sostenibili. Massimo Galbiati et al. Edagricole 2017.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
N/D
Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
N/D

Il corso ha l'obiettivo di informare, sensibilizzare e preparare gli studenti su gli istituti della Proprietà Intellettuale (in particolare brevetti) che il sistema giuridico mette a disposizione per la tutela di ogni forma di creatività ed innovazione, per la lotta alla contraffazione e alla pirateria sia sul mercato nazionale che sui mercati esteri (in particolare europei). Il corso presenta anche una serie di casi studio tratti dalla realtà imprenditoriale internazionale, che aiutano a comprendere l’applicazione delle disposizioni giuridiche nel campo dei brevetti biotecnologici.

Obiettivi generali del modulo: Illustrazione teorica dei principi alla base delle principali metodologie utilizzate in genomica computazionale sarà affiancata da alcune esercitazioni pratiche sull'uso di software di analisi e in seguito dalla discussione di lavori presi dalla letteratura recente con particolare attenzione alle applicazioni inerenti ai patogeni vegetali fungini. Lo studente potrà sviluppare un'attitudine ad interpretare i lavori di genomica computazionale e applicare quanto appreso con esempi pratici comprendendo il valore e la portata di analisi di quel tipo.
Competenze specifiche 1) Conoscenza e comprensione dettagliata: a) dei comuni software utilizzati per le analisi bioinformatiche b) delle differenze tra i differenti approcci usati per analizzare i “Big Data” c) saper scegliere le metodologie più adatte a diversi casi
2) Applicazione di conoscenza e comprensione a) dimostrare di sapere risolvere esercizi e problemi b) saper impostare esperimenti in funzione di un loro impiego operativo c) comprendere e discutere criticamente i diversi approcci utilizzati per raggiungere un obiettivo sperimentale d) saper applicare le conoscenze acquisite ad un problema reale
3) Esprimere giudizi a) Capacità di giudizio critico, attraverso lo studio di articoli scientifici su aspetti chiave della bioinformatica b) Capacità di valutare la correttezza e il rigore scientifico negli argomenti relativi agli argomenti trattati dal corso. c) Autonomia di giudizio nel saper analizzare gli approcci usati in vari campi
4) Abilità comunicative a) Acquisizione di competenze adeguate e strumenti utili per la comunicazione in italiano e nelle lingue straniere (inglese), attraverso l'uso di linguaggi grafici e formali, con particolare riguardo al linguaggio scientifico. b) presentare alla prova orale gli argomenti del corso anche a non esperti
5) Capacità di apprendimento a) Capacità di interpretare e approfondire la conoscenza b) Capacità di utilizzare strumenti cognitivi per l'aggiornamento continuo della conoscenza c) Capacità di confrontare per il consolidamento e il miglioramento della conoscenza.

Obiettivi generali

L’obiettivo del corso è fornire conoscenze sui principali processi fisiologici e metabolici delle pianta e

sull’utilizzo di approcci biotecnologici relativi alla crescita gli organismi vegetali, alla loro interazione

con l’ambiente e al loro potenziale uso in ambito applicativo

Il corso di sviluppa in due moduli.

Modulo I : Fisiologia e biochimica vegetale. Lo scopo di questo modulo è fornire conoscenze di base per

comprendere le basi fisiologiche e metaboliche della crescita e dello sviluppo delle piante. In particolare,

lo studente apprenderà i principali processi fisiologici della pianta e la complessità del metabolismo

vegetale e della sua compartimentalizzazione tissutale, cellulare e subcellulare e comprenderà

l'interdipendenza tra struttura e funzione. Lo studente acquisirà le ultime conoscenze sul metabolismo

delle piante in una visione integrata.

Modulo II : “Biotecnologie vegetali”. Il modulo si propone di approfondire le conoscenze sugli aspetti

molecolari e cellulari della biologia vegetale, sull'analisi dell'organizzazione, regolazione ed espressione

del genoma, sulle metodologie biotecnologiche avanzate quali l'ingegneria metabolica. Inoltre verranno

analizzate le complesse interazioni della pianta con l’ambiente, e l'utilizzo delle biotecnologie sistemi

vegetali modello e in specie di interesse agrario, allo scopo di migliorarne e/o modificarne il

comportamento e le capacità produttive, sia in termini qualitativi che quantitativi.

Obiettivi specifici

A) Conoscenze e capacità di comprensione

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Fisiologia e biochimica vegetale

-avranno acquisito una visione di base e integrata della biologia vegetale

• sapranno comprendere il metabolismo vegetale e delle sue modificazioni durante lo sviluppo e delle

interazioni della pianta con l’ambiente circostante.

-avranno acquisito le basi culturali per comprendere in termini molecolari le relazioni fisiologiche tra la

pianta e il suo ecosistema

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Biotecnologie vegetali

• avranno acquisito conoscenze approfondite negli aspetti molecolari e cellulari del funzionamento dei

sistemi vegetali, includendo in questo sistema le complesse interazioni delle piante con l’ambiente e con

microrganismi patogeni.

-avranno competenze sui processi biotecnologici per le produzioni agroindustriali e alimentari, per la

trasformazione dei prodotti vegetali non alimentari, per il controllo della qualità dell’ambiente, per lo

sviluppo, la riproduzione e il miglioramento genetico delle piante.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Capacità applicare le conoscenze per la scelta di strategie analitiche per studiare il metabolismo

vegetale.

• Capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti acquisiti per sviluppare competenze nella

comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base dello vita e

dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.

• Capacità di applicare le conoscenze di base e sperimentali acquisite sulle tecniche biotecnologiche nella

produzione di beni e servizi agroindustriali utilizzando sistemi vegetali.

C) Autonomia di giudizio

• capacità di comprendere e risolvere in modo autonomo problemi scientifici inerenti la fisiologia della

pianta e la sua interazione con l’ambiente.

• Capacità di valutare e interpretare in modo autonomo dati sperimentali per lo studio della fisiologia e

della biochimica vegetale.

D) Abilità comunicative

• Acquisizione di adeguata terminologia nella comunicazione dei contenuti della disciplina.
• Acquisizione di competenze e strumenti utili per la comunicazione e la divulgazione delle conoscenze

acquisite e dei risultati delle attività pratiche svolte durante il percorso di studio.

• Capacità di comunicare le competenze acquisite alle parti interessate, inclusi operatori nel settore

agricolo e responsabili di enti di ricerca pubblici e privati di settore.

E) Capacità di apprendimento

• Capacità autonoma di approfondimento di delle informazioni scientifiche di base e conoscenze tecniche

di base nell’ambito delle fisiologia vegetale e biotecnologie vegetali.

• Capacità di apprendere strumenti conoscitivi e metodo scientifico tipici della attività di un biologo che

opera nel campo della biologia vegetale e delle biotecnologie vegetali .

-Capacità di acquisire gli strumenti che favoriscono il costante aggiornamento delle conoscenze sui

meccanismi fisiologici e molecolari correlati con lo sviluppo delle piante e della loro interazione con

l’ambiente.

A) Conoscenze e capacità di comprensione

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Fisiologia e biochimica vegetale

-avranno acquisito una visione di base e integrata della biologia vegetale

• sapranno comprendere il metabolismo vegetale e delle sue modificazioni durante lo sviluppo e delle interazioni della pianta con l’ambiente circostante.

-avranno acquisito le basi culturali per comprendere in termini molecolari le relazioni fisiologiche tra la pianta e il suo ecosistema

Gli studenti che abbiano superato il modulo di Biotecnologie vegetali

• avranno acquisito conoscenze approfondite negli aspetti molecolari e cellulari del funzionamento dei sistemi vegetali, includendo in questo sistema le complesse interazioni delle piante con l’ambiente e con microrganismi patogeni.

-avranno competenze sui processi biotecnologici per le produzioni agroindustriali e alimentari, per la trasformazione dei prodotti vegetali non alimentari, per il controllo della qualità dell’ambiente, per lo sviluppo, la riproduzione e il miglioramento genetico delle piante.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Capacità applicare le conoscenze per la scelta di strategie analitiche per studiare il metabolismo vegetale.
• Capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti acquisiti per sviluppare competenze nella comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base dello vita e dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.
• Capacità di applicare le conoscenze di base e sperimentali acquisite sulle tecniche biotecnologiche nella produzione di beni e servizi agroindustriali utilizzando sistemi vegetali.

C) Autonomia di giudizio-

• capacità di comprendere e risolvere in modo autonomo problemi scientifici inerenti la fisiologia della pianta e la sua interazione con l’ambiente.
• Capacità di valutare e interpretare in modo autonomo dati sperimentali per lo studio della fisiologia e della biochimica vegetale.

D) Abilità comunicative

• Acquisizione di adeguata terminologia nella comunicazione dei contenuti della disciplina.
• Acquisizione di competenze e strumenti utili per la comunicazione e la divulgazione delle conoscenze acquisite e dei risultati delle attività pratiche svolte durante il percorso di studio.
• Capacità di comunicare le competenze acquisite alle parti interessate, inclusi operatori nel settore agricolo e responsabili di enti di ricerca pubblici e privati di settore.

E) Capacità di apprendimento

• Capacità autonoma di approfondimento di delle informazioni scientifiche di base e conoscenze tecniche di base nell’ambito delle fisiologia vegetale e biotecnologie vegetali.
• Capacità di apprendere strumenti conoscitivi e metodo scientifico tipici della attività di un biologo che opera nel campo della biologia vegetale e delle biotecnologie vegetali .

-Capacità di acquisire gli strumenti che favoriscono il costante aggiornamento delle conoscenze sui meccanismi fisiologici e molecolari correlati con lo sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale:

Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio (12 h):

• estrazione DNA da piante
• genotipizzazione mutanti inserzionali

Modulo II : Biotecnologie vegetali

Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore)

Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore)

Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore)

Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore)

Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti.

Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore)

Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore)

Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore)

Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore)

Laboratorio (12 ore):

Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens

Saggio GUS

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio:

• Isolamento e genotipizzazione di mutanti Arabidopsis (4 ore)

-Visualizzazione attività di costrutti reporter per ormoni in Arabidopsis (4 ore)

• Uso di trascrittomica per studiare le risposte delle piante agli stress (4 ore)

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE

• Peculiarità della cellula vegetale. Parete Cellulare. Plastidi. 2, 6, 9 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 1 + materiale didattico
• Potenziale idrico. Trasporto idrico. Stomi. 16, 20, 23 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 5-6 + materiale didattico
• Potenziale elettrochimico, trasporto di membrana e nutrizione minerale. 27, 29 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 7-8 + materiale didattico
• Fotosintesi e floema. 10, 13, 17, 20 novembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 9-12 + materiale didattico
• Trasduzione del segnale, fotorecettori, ormoni. Fisiologia dello sviluppo. 24, 27 novembre; 1, 4, 11, 15 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 4, 16, 18, 19 + materiale didattico
• Fisiologia del seme, fiore, frutto. 18, 22 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 17, 20, 21 + materiale didattico
• Esercitazioni: 1, 3, 10, 15, 17 dicembre (due turni)

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI

• Genomi vegetali e miglioramento

genetico. Lezioni 1-4 (2, 7, 9 e14 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitoli 1, 2.6, 2.7 e 14 + Materiale didattico
• Colture

in vitro di tessuti vegetali e loro rigenerazione. Lezioni 5-6 (16 e 21

ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 3 + Materiale didattico
• La

trasformazione genetica delle piante. Lezioni 7-11 (23, 28, 30 e 31 ottobre; 6

novembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 4 + Materiale didattico
• Tecnologie molecolari per la modifica e regolazione dei genomi vegetali.

Lezioni 12-15 (11, 13,

18 e 20 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 2.1; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 3 + Materiale didattico
• Applicazioni biotecnologiche in campo vegetale e agroindustriale.

Lezioni

16-20 (25 e 27 novembre; 2, 4, 11 dicembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 5, 6, 7, 8, 10; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 2 e 9 +

Materiale didattico

• ESERCITAZIONI: 27 e 29 ottobre 12, 17, 19, 24 novembre (due turni)

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste di una prova scritta con verifiche intermedie o orale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo I:

Fisiologia e sviluppo vegetale. Taiz - Møller - Murphy - Zeiger 2024.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Biotecnologie e genomica delle piante. Rosa Rao, Antonietta Leone et al. Idelson-Gnocchi 2014.

Biotecnologie sostenibili. Massimo Galbiati et al. Edagricole 2017.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
N/D
Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
N/D

Obiettivi generali L’obiettivo del corso è fornire conoscenze sui principali processi fisiologici e metabolici delle pianta e sull’utilizzo di approcci biotecnologici relativi alla crescita gli organismi vegetali, alla loro interazione con l’ambiente e al loro potenziale uso in ambito applicativo.
Il corso di sviluppa in due moduli.
Modulo I : Fisiologia e biochimica vegetale. Lo scopo di questo modulo è fornire conoscenze di base per comprendere le basi fisiologiche e metaboliche della crescita e dello sviluppo delle piante. In particolare, lo studente apprenderà i principali processi fisiologici della pianta e la complessità del metabolismo vegetale e della sua compartimentalizzazione tissutale, cellulare e subcellulare e comprenderà l'interdipendenza tra struttura e funzione. Lo studente acquisirà le ultime conoscenze sul metabolismo delle piante in una visione integrata.
Modulo II : “Biotecnologie vegetali”. Il modulo si propone di approfondire le conoscenze sugli aspetti molecolari e cellulari della biologia vegetale, sull'analisi dell'organizzazione, regolazione ed espressione del genoma, sulle metodologie biotecnologiche avanzate quali l'ingegneria metabolica. Inoltre verranno analizzate le complesse interazioni della pianta con l’ambiente, e l'utilizzo delle biotecnologie sistemi vegetali modello e in specie di interesse agrario, allo scopo di migliorarne e/o modificarne il comportamento e le capacità produttive, sia in termini qualitativi che quantitativi.
Obiettivi specifici
A) Conoscenze e capacità di comprensione Gli studenti che abbiano superato il modulo di Fisiologia e biochimica vegetale - avranno acquisito una visione di base e integrata della biologia vegetale - sapranno comprendere il metabolismo vegetale e delle sue modificazioni durante lo sviluppo e le interazioni della pianta con l’ambiente circostante. - avranno acquisito le basi culturali per comprendere in termini molecolari le relazioni fisiologiche tra la pianta e il suo ecosistema Gli studenti che abbiano superato il modulo di Biotecnologie vegetali - avranno acquisito conoscenze approfondite negli aspetti molecolari e cellulari del funzionamento dei sistemi vegetali, includendo in questo sistema le complesse interazioni delle piante con l’ambiente e con microrganismi patogeni. - avranno competenze sui processi biotecnologici per le produzioni agroindustriali e alimentari, per la trasformazione dei prodotti vegetali non alimentari, per il controllo della qualità dell’ambiente, per lo sviluppo, la riproduzione e il miglioramento genetico delle piante.
B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Capacità applicare le conoscenze per la scelta di strategie analitiche per studiare il metabolismo vegetale. - Capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti acquisiti per sviluppare competenze nella comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base dello vita e dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente. - Capacità di applicare le conoscenze di base e sperimentali acquisite sulle tecniche biotecnologiche nella produzione di beni e servizi agroindustriali utilizzando sistemi vegetali.
C) Autonomia di giudizio - Capacità di comprendere e risolvere in modo autonomo problemi scientifici inerenti la fisiologia della pianta e la sua interazione con l’ambiente. - Capacità di valutare e interpretare in modo autonomo dati sperimentali per lo studio della fisiologia e della biochimica vegetale.
D) Abilità comunicative - Acquisizione di adeguata terminologia nella comunicazione dei contenuti della disciplina. - Acquisizione di competenze e strumenti utili per la comunicazione e la divulgazione delle conoscenze acquisite e dei risultati delle attività pratiche svolte durante il percorso di studio. - Capacità di comunicare le competenze acquisite alle parti interessate, inclusi operatori nel settore agricolo e responsabili di enti di ricerca pubblici e privati di settore.
E) Capacità di apprendimento - Capacità autonoma di approfondimento di delle informazioni scientifiche di base e conoscenze tecniche di base nell’ambito delle fisiologia vegetale e biotecnologie vegetali. - Capacità di apprendere strumenti conoscitivi e metodo scientifico tipici della attività di un biologo che opera nel campo della biologia vegetale e delle biotecnologie vegetali . - Capacità di acquisire gli strumenti che favoriscono il costante aggiornamento delle conoscenze sui meccanismi fisiologici e molecolari correlati con lo sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente.

FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale:

Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio (12 h):

• estrazione DNA da piante
• genotipizzazione mutanti inserzionali

Modulo II : Biotecnologie vegetali

Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore)

Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore)

Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore)

Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore)

Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti.

Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore)

Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore)

Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore)

Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore)

Laboratorio (12 ore):

Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens

Saggio GUS

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio:

• Isolamento e genotipizzazione di mutanti Arabidopsis (4 ore)

-Visualizzazione attività di costrutti reporter per ormoni in Arabidopsis (4 ore)

• Uso di trascrittomica per studiare le risposte delle piante agli stress (4 ore)

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE

• Peculiarità della cellula vegetale. Parete Cellulare. Plastidi. 2, 6, 9 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 1 + materiale didattico
• Potenziale idrico. Trasporto idrico. Stomi. 16, 20, 23 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 5-6 + materiale didattico
• Potenziale elettrochimico, trasporto di membrana e nutrizione minerale. 27, 29 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 7-8 + materiale didattico
• Fotosintesi e floema. 10, 13, 17, 20 novembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 9-12 + materiale didattico
• Trasduzione del segnale, fotorecettori, ormoni. Fisiologia dello sviluppo. 24, 27 novembre; 1, 4, 11, 15 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 4, 16, 18, 19 + materiale didattico
• Fisiologia del seme, fiore, frutto. 18, 22 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 17, 20, 21 + materiale didattico
• Esercitazioni: 1, 3, 10, 15, 17 dicembre (due turni)

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI

• Genomi vegetali e miglioramento

genetico. Lezioni 1-4 (2, 7, 9 e14 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitoli 1, 2.6, 2.7 e 14 + Materiale didattico
• Colture

in vitro di tessuti vegetali e loro rigenerazione. Lezioni 5-6 (16 e 21

ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 3 + Materiale didattico
• La

trasformazione genetica delle piante. Lezioni 7-11 (23, 28, 30 e 31 ottobre; 6

novembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 4 + Materiale didattico
• Tecnologie molecolari per la modifica e regolazione dei genomi vegetali.

Lezioni 12-15 (11, 13,

18 e 20 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 2.1; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 3 + Materiale didattico
• Applicazioni biotecnologiche in campo vegetale e agroindustriale.

Lezioni

16-20 (25 e 27 novembre; 2, 4, 11 dicembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 5, 6, 7, 8, 10; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 2 e 9 +

Materiale didattico

• ESERCITAZIONI: 27 e 29 ottobre 12, 17, 19, 24 novembre (due turni)

BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale:

Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio (12 h):

• estrazione DNA da piante
• genotipizzazione mutanti inserzionali

Modulo II : Biotecnologie vegetali

Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore)

Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore)

Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore)

Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore)

Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti.

Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore)

Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore)

Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore)

Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore)

Laboratorio (12 ore):

Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens

Saggio GUS

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore)

Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore)

Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore)

Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore)

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore)

Laboratorio:

• Isolamento e genotipizzazione di mutanti Arabidopsis (4 ore)

-Visualizzazione attività di costrutti reporter per ormoni in Arabidopsis (4 ore)

• Uso di trascrittomica per studiare le risposte delle piante agli stress (4 ore)

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE

• Peculiarità della cellula vegetale. Parete Cellulare. Plastidi. 2, 6, 9 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 1 + materiale didattico
• Potenziale idrico. Trasporto idrico. Stomi. 16, 20, 23 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 5-6 + materiale didattico
• Potenziale elettrochimico, trasporto di membrana e nutrizione minerale. 27, 29 ottobre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 7-8 + materiale didattico
• Fotosintesi e floema. 10, 13, 17, 20 novembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 9-12 + materiale didattico
• Trasduzione del segnale, fotorecettori, ormoni. Fisiologia dello sviluppo. 24, 27 novembre; 1, 4, 11, 15 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 4, 16, 18, 19 + materiale didattico
• Fisiologia del seme, fiore, frutto. 18, 22 dicembre
• Testi di riferimento: Maffei, Fisiologia e sviluppo vegetale. Capitolo 17, 20, 21 + materiale didattico
• Esercitazioni: 1, 3, 10, 15, 17 dicembre (due turni)

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI

• Genomi vegetali e miglioramento

genetico. Lezioni 1-4 (2, 7, 9 e14 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitoli 1, 2.6, 2.7 e 14 + Materiale didattico
• Colture

in vitro di tessuti vegetali e loro rigenerazione. Lezioni 5-6 (16 e 21

ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 3 + Materiale didattico
• La

trasformazione genetica delle piante. Lezioni 7-11 (23, 28, 30 e 31 ottobre; 6

novembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 4 + Materiale didattico
• Tecnologie molecolari per la modifica e regolazione dei genomi vegetali.

Lezioni 12-15 (11, 13,

18 e 20 ottobre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 2.1; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 3 + Materiale didattico
• Applicazioni biotecnologiche in campo vegetale e agroindustriale.

Lezioni

16-20 (25 e 27 novembre; 2, 4, 11 dicembre)

• Testi di riferimento: Biotecnologie e genomica delle piante. Rao & Leoni. 2014. Capitolo 5, 6, 7, 8, 10; Biotecnologie sostenibili Galbiati et al. 2017. Capitolo 2 e 9 +

Materiale didattico

• ESERCITAZIONI: 27 e 29 ottobre 12, 17, 19, 24 novembre (due turni)

FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste di una prova scritta con verifiche intermedie o orale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

BIOTECNOLOGIE VEGETALI
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste di una prova scritta con verifiche intermedie o orale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo I:

Fisiologia e sviluppo vegetale. Taiz - Møller - Murphy - Zeiger 2024.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Biotecnologie e genomica delle piante. Rosa Rao, Antonietta Leone et al. Idelson-Gnocchi 2014.

Biotecnologie sostenibili. Massimo Galbiati et al. Edagricole 2017.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
N/D
Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
N/D

BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
Modulo I:

Fisiologia e sviluppo vegetale. Taiz - Møller - Murphy - Zeiger 2024.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Biotecnologie e genomica delle piante. Rosa Rao, Antonietta Leone et al. Idelson-Gnocchi 2014.

Biotecnologie sostenibili. Massimo Galbiati et al. Edagricole 2017.

Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo: FISIOLOGIA E BIOCHIMICA VEGETALE
N/D
Modulo: BIOTECNOLOGIE VEGETALI
N/D

Il corso è volto a contribuire alla formazione dei futuri professionisti che dovranno essere in grado di interagire in ambiti internazionali. Questo corso ha l'obiettivo di condurre gli studenti e le studentesse verso il raggiungimento del livello soglia, come previsto dal Quadro Comune Europeo di Riferimento per la conoscenza delle lingue.

Il corso si concentra sulle competenze linguistiche richieste dal livello B1 del QCER. Gli studenti e le studentesse ripasseranno i tempi verbali principali (presente, passato e futuro), la forma passiva e i causativi, i condizionali di tipo 1-2-3, le proposizioni relative, i modali di deduzione e speculazione, le abitudini al presente e al passato (used to, be used, get used to, would). Un aspetto importante del corso è il lavoro sulla formazione delle parole: la formazione di nuove parole da quelle esistenti e l'identificazione di come le parole cambiano a seconda del contesto utilizzando prefissi, suffissi, nuove parole o modificando la categoria grammaticale di una parola. Questa pratica permette agli studenti e alle studentesse di ampliare il loro vocabolario e di comprendere meglio il concetto di famiglie di parole, ovvero come una singola radice possa avere molte forme diverse. Il vocabolario relativo all'argomento e i verbi frasali faranno anch'essi parte del programma. Conoscere i verbi frasali permette agli studenti e alle studentesse di esprimersi in modo più naturale, di parafrasare efficacemente e di esprimere concetti più complessi in modo conciso.

• Revisione delle forme verbali
• Testi di riferimento: Materiale pertinente fornito a lezione
• Derivazione e composizione delle parole
• Testi di riferimento: Materiale pertinente fornito a lezione
• Verbi frasali
• Testi di riferimento: Materiale pertinente fornito a lezione
• Esercizi di automatizzazione della lingua
• Testi di riferimento: Materiale pertinente fornito a lezione

L'esame è scritto e dura 45 minuti. Ci sono 30 domande. Gli studenti e le studentesse ottengono la sufficienza con un punteggio compreso tra 18 e 30. L'esame riflette il programma del corso con vari tipi di esercizi. Formazione delle parole: modificare le parole fornite in una serie di frasi. Verbi frasali e vocabolario: una serie di frasi con spazi vuoti che gli studenti e le studentesse devono riempire con un verbo, una particella o una parola a loro scelta. Formazione dei verbi: una serie di frasi in cui viene fornita la forma base del verbo e in cui gli studenti e le studentesse devono identificare e scrivere il tempo e la forma corretti del verbo.

Tutto i materiale didattico è reperibile in Google Classroom

Non prevista

Obiettivi generali
Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti nozioni di base e avanzate sulla produzione e utilizzo di sostanze bioattive sia di origine vegetale che animale. In particolare, si approfondiranno i processi di sintesi e caratterizzazione, di sicurezza e biocompatibilita’ per l’uomo e per l’ambiente delle principali classi di composti bioattivi, nonché le loro applicazioni. Il corso è rivolto agli studenti che sono interessati nell’approfondire le conoscenze della produzione e delle applicazioni delle sostanze bioattive di origine vegetale e animale

La Patologia Vegetale è la disciplina che studia l’interazione tra piante, patogeni ed ambiente. La sicurezza nella produzione alimentare è uno degli hallmarks delle strategie globali tese ad assicurare cibo per tutti per il futuro. Attualmente la produzione di alimenti di origine vegetale è seriamente compromessa dalla sempre più pressante sfida posta dai patogeni. Questi direttamente sottraggono risorse nutritive deteriorando ed a volte eliminando i raccolti: indirettamente peggiorano la qualità degli alimenti sia costringendo gli agricoltori all’uso dei pesticidi e sia rilasciando nelle crops le micotossine, metaboliti secondari di origine fungina dannosi per l’uomo e gli animali. La Patologia Vegetale ha quindi come scopo primario lo studio dei patogeni, delle strategie difensive delle piante, delle strategie difensive attuate dall’uomo nonché il riconoscimento dei sintomi delle principali malattie che mettono a rischio la quantità e qualità delle produzioni agricole.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• Il concetto di piramide della malattia - I diversi tipi di fitopatogeni: virus, batteri e funghi - La diagnosi dei fitopatogeni - Il ciclo d’infezione e l’ecologia di un patogeno - La base delle strategie difensive, innate, delle piante - Le strutture tassonomicamente importanti nel riconoscimento di un patogeno - I principali sintomi di malattie delle piante coltivate
  Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite): - Individuare i principali fattori causa di malattia nelle principali crops - Stabilire i tratti salienti di un ciclo di infezione di un patogeno - Identificare i principali patogeni (batteri e funghi) - Identificare i sintomi di malattia causate da virus, batteri e funghi nelle principali crops - Delineare delle strategie standard di controllo delle fitopatie

L’insegnamento prevede 40 ore di didattica frontale, suddivise in quattro sezioni, e 12 ore di esercitazioni.

Lezioni frontali

I sezione

Introduzione alla Patologia Vegetale (8 ore)

Concetti introduttivi; Cenni storici; Il concetto di malattia; Patogeni e patogenesi; Cause di fitopatie; Sintomi di fitopatie; I postulati di Koch

II sezione:

le alterazioni della pianta in seguito a stress biotici e abiotici (10 ore)

Alterazione della fisiologia vegetale: Fotosintesi; Traslocazione acqua e minerali; Potenziale idrico; Traspirazione; Tessuto vascolare; Metabolismo dei carboidrati; Respirazione; Permeabilità di membrana; Ormoni. Alterazioni fisiologiche non parassitarie: Stress termico; Stress idrico; Stress osmotico; Stress nutrizionale; Stress da sostanze inquinanti; Wounding

III sezione:

i Patogeni (16 ore)

I patogeni microbici: patogeni necrotrofi, emibiotrofi e biotrofi; La piramide della malattia; Resistenza dell’ospite e virulenza del patogeno; Il ciclo della malattia: Inoculo, Adesione, Riconoscimento pianta-patogeno, Germinazione e modalità di germinazione, Trasduzione del segnale, Penetrazione in Funghi, Batteri, Virus, Nematodi; Infezione, Invasione; Sporulazione; Dormienza. Cicli primari e secondari d’infezione:

• I virus fitopatogeni
• Ciclo di TMV
• I fitoplasmi
• I batteri fitopatogeni
• Ciclo di Erwinia amilovora
• Ciclo di Pseudomonas syringae pv tabaci
• Ciclo di Agrobacterium tumefaciens
• I funghi fitopatogeni
• Caratteri generali
• Fungal-like organisms
•  Mixomiceti
•  Plasmodioophora
•  Oomicet
• True-fungi
•  Chitidriomiceti
•  Zigomiceti
•  Ascomiceti
•  Basidiomiceti
• Cicli di fitopatie dovute ad alcuni true fungi e fungal like
•  Plasmopara viticola
•  Phytophthora infestans
•  Rhizopus stolonifer
•  Venturia inaequalis
•  Botrytis cinerea
•  Fusarium oxysporum f.sp. licopersici
•  Taphrina deformans
•  Puccinia graminis f.sp. tritici
•  Ustilago maydis

IV sezione:

diagnosi e controllo (6 ore)

Procedure base nella diagnosi dei fitopatogeni; procedure molecolari per la diagnosi dei patogeni; strategie innovative nella detection dei patogeni; metodi fisici, chimici e biologici per il controllo dei patogeni.

Esercitazioni:

Esercitazioni in aula:

cicli di infezione dei patogeni delle principali crops del Lazio

Esercitazioni in laboratorio e campo:

Riconoscimento al microscopio (stereo e ottico) delle strutture utili al riconoscimento dei patogeni

Riconoscimento visivo e al microscopio dei sintomi delle principali malattie di alcune colture tipiche del Lazio

• parte generale: da concetti di patologia vegetale di base fino alle strategie per il controllo dei fitopatogeni
• Testi di riferimento: fondamenti di patologia vegetale
• parte speciale: i fitopatogeni, dai viroidi ai funghi
• esercitazioni: le fitopatie, come riconoscerle, classificarle e catalogarle

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

La valutazione consiste in due prove in itinere scritte, una prova orale in appello a complementazione delle prove in itinere ed una pratica di riconoscimento visivo e con microscopio. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Nelle prove scritte e orale vengono valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica. Nella prova pratica verranno valutate le capacità di riconoscimento delle malattie incontrate a lezione.

Il voto finale risulta dalla media fra la prova pratica, le prove scritte e la prova orale.

Elementi di Patologia Vegetale

di Belli G,

Editore Piccin-Nuona Libraria

Edizione: 2

Data di Pubblicazione: 2011

ISBN: 9788829921294

Fondamenti di patologia vegetale

di Alberto Matta, Roberto Buonaurio, Aniello Scala

Editore: Pàtron

Edizione: 2

A cura di: F. Favaron, F. Scala

Data di Pubblicazione: 2017

EAN: 9788855533829

ISBN: 8855533827

Pagine: 490

Patologia Vegetale

G. Vannacci

Edises Università ISBN 978-88-3623-0419

MODULO - PROGETTAZIONE DI SISTEMI BIOLOGICI IN GRADO DI ESEGUIRE NUOVI COMPITI BIOSINTETICI L'obiettivo di questo modulo è quello di imparare a progettare e produrre nuovi sistemi viventi con proprietà desiderabili. Attraverso le biotecnologie è possibile modificare un organismo per renderlo più utile per l'uomo. Infatti, è stato possibile trasformare i microrganismi in minuscole fabbriche di proteine, progettare varietà di colture migliori e studiare le malattie umane in modelli biologici semplici.
MODULO- COSTRUZIONE DI CIRCUITI BIOLOGICI A PARTIRE DAI LORO COMPONENTI Obiettivi Generali Gli obiettivi formativi di questo modulo sono di dare agli studenti una comprensione più approfondita di alcuni aspetti della Biologia Molecolare, della Biochimica e dell’Esobiologia che sono fondamentali per la Biologia Sintetica e per le sue applicazioni. Inoltre, verrà fornita una chiave di accesso alla letteratura del campo, stimolando gli studenti a cercare articoli scientifici e a migliorare le proprie doti critiche e relazionali mediante discussioni durante le lezioni. Infine, si eserciteranno gli studenti a trovare ispirazione per progetti di Biologia Sintetica da iniziare e portare avanti in modo autonomo.
Obiettivi Specifici a) conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza e comprensione delle reazioni chimiche che hanno portato alla formazione delle cellule moderne Conoscenza e comprensione della biologia sintetica degli acidi nucleici e della loro replicazione Conoscenza e comprensione del metabolismo minimo della cellula e della costruzione della cellula artificiale b) capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di descrivere e spiegare il funzionamento dei biobriks Capacità di applicare le conoscenze alla costruzione della cellula minima c) autonomia di giudizio: Saper individuare le reazioni chimiche più ”favorevoli” alla vita Saper risolvere autonomamente problemi di funzionamento di una cellula minima d) abilità comunicative: Saper illustrare un progetto di biologia sintetica e le sue applicazioni in modo scientificamente rigoroso e) capacità di apprendimento: Acquisizione delle conoscenze di base per le applicazioni della Biologia Sintetica e delle Biotecnologie Saper applicare le conoscenze ottenute in un contesto lavorativo sia di laboratorio che industriale

Il principale obiettivo del corso è l’acquisizione da parte degli studenti di alcuni fondamenti dell’ingegneria chimica necessari per la comprensione e progettazione di un processo biotecnologico industriale. Specifici obiettivi formativi sono la capacità di impostare e definire bilanci di materia ed energia; applicare relazioni cinetiche e termodinamiche per la descrizione ed il dimensionamento di un reattore, anche biologico, nelle sue diverse tipologie; comprendere la rilevanza dei fenomeni di trasporto e trasferimento di materia nel reattore biologico (con particolare riferimento alla fornitura di ossigeno nei reattori aerobi); comprendere le principali operazioni unitarie di separazione e purificazione. Durante il corso saranno forniti cenni sugli impieghi energetici delle biomasse e alcuni esempi di applicazioni in campo industriale ed ambientale.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite):
 la cinetica delle reazioni biologiche  lo sviluppo di bilanci di materia ed energia  la descrizione di fenomeni di trasporto e trasferimento di materia  la progettazione di un reattore biologico  le principali differenze tra le diverse tipologie di reattori biologici  i principi delle principali operazioni unitarie di separazione  gli impieghi energetici delle biomasse
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):
 descrivere la cinetica delle reazioni biologiche  dimensionare un reattore biologico  scegliere la tipologia di reattore biologico adatta a soddisfare un determinato processo biotecnologico  individuare i principali stadi caratterizzanti un processo biotecnologico  identificare le migliori condizioni operative di ciascuno stadio del processo

La prova finale consiste nella verifica della capacità dello studente di esporre e discutere con chiarezza e padronanza di linguaggio, di fronte ad un commissione, i risultati di un’attività sperimentale o metodologica svolta in laboratorio, condotte sotto la guida di uno o piu docenti tutor.
Conoscenze e capacità di comprensione
Nello svolgimento della prova finale il/la studente acquisisce conoscenza delle procedure metodologiche e strumentali ad ampio spettro per la ricerca nel campo delle Biotecnologie
Autonomia di giudizio Lo/la studente acquisisce le seguenti abilità: Valutazione e interpretazione dei dati sperimentali e di laboratorio Sicurezza in laboratorio
Abilità comunicative
Comunicazione in lingua italiana e straniera (inglese) scritta e orale Elaborazione e presentazione dati Trasmissione e divulgazione dell'informazione su temi biotecnologici d'attualità
Capacità di apprendere
Consultazione di materiale bibliografico Consultazione di banche dati e altre informazioni in rete Strumenti conoscitivi di base per l'aggiornamento continuo delle conoscenze

Per fronteggiare i problemi di sicurezza energetica e alimentare è necessario integrare i sistemi di produzione agro-alimentare tra loro e nel contesto ambientale e socio-culturale del territorio in cui essi si trovano. Obiettivo del corso è fornire agli studenti gli strumenti concettuali e analitici per lo studio di tale integrazione, evidenziando il ruolo potenziale ed attuale dell’innovazione biotecnologica.
Al termine del corso gli studenti avranno gli strumenti teorici e metodologici per condurre l’analisi di un sistema di produzione dal punto di vista ecologico e socio-economico nonché per sviluppare un piano di integrazione tra le diverse parti del sistema e di miglioramento dei flussi di materia-energia-informazioni.
Risultati attesi
Conoscenze e comprensione: Gli studenti conseguiranno conoscenze e capacità di comprensione e di interpretazione critica: 1) nei confronti dei nostri attuali sistemi alimentari dalla produzione al consumo; 2) relativamente all'urgente necessità di passare a sistemi sostenibili sul lungo termine.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione: Le conoscenze apprese consentiranno agli studenti di condurre l’analisi di un sistema di produzione dal punto di vista ecologico e socio-economico, nonché di sviluppare un piano di integrazione tra le diverse parti del sistema e di miglioramento dei flussi di materia-energia-informazioni.
Autonomia di giudizio: Le conoscenze apprese durante il corso consentiranno agli studenti di sviluppare una propria autonomia di giudizio in relazione agli aspetti economici, sociali, ambientali e filosofici di un approccio ecologico alla produzione agricola.
Abilità comunicative: Le conoscenze apprese durante il corso e le esercitazioni su diversi casi di studio permetteranno agli studenti di redigere in modo competente pareri su temi di e problemi relativi ai sistemi di produzione agricola e il loro impatto sull’ambiente.
Capacità di apprendimento: il corso si propone di sviluppare e affinare le abilità di analisi e valutazione critica degli studenti in relazione ai temi della sicurezza alimentare e ambientale.

Risultati di apprendimento attesi

• conoscere le metodologie di laboratorio - sapere impostare un esperimento - saper valutare criticamente i risultati di un esperimento - sapere elaborare statisticamente i risultati di un esperimento

programmazione della sperimentazione

effettuazione degli esperimenti guidati da un tutor di laboratorio

report scritto dei risultati ottenuti

• svolgimento corso sulla sicurezza
• Testi di riferimento: https://www.uniroma1.it/it/pagina/corso-di-formazione-salute-e-sicurezza-gli-studenti-di-sapienza-p0102c
• svolgimento tirocinio pratico presso i laboratori dei docenti del corso e laboratori esterni in convenzione

il tirocinante sarà soggetto a revisione del proprio percorso sperimentale sia in itinere che alla fine dello svolgimento dello stesso

articoli scientifici specifici sul tema del tirocinio