PREREQUISITI E PROPEDEUTICITÀ

Aver superato l’esame di Biochimica 1 e Biologia delle piante

CONOSCENZE E ABILITÀ DA ACQUISIRE

Lo/la studente/essa dovrà:

-       Conoscere  i principi di cinetica enzimatica e i meccanismi molecolari di funzione degli enzimi;

-       Conoscere i principali processi cellulari catabolici ed anabolici e la loro regolazione;

-       Conoscere i principali processi metabolici della cellula vegetale e la loro regolazione.

-       Conoscere i meccanismi molecolari che stanno alla base delle attività metaboliche cellulari

-       Saper applicare le principali tecniche di studio in biochimica metabolica, vegetale ed enzimologia

-       Dimostrare autonomia di giudizio nella valutazione di lavori scientifici del settore (Biochimica metabolica, vegetale ed Enzimologia)

-       Acquisire abilità comunicative nella presentazione anche scritta dei contenuti del corso;

-       Acquisire capacità di apprendimento degli argomenti presentati e capacità di aggiornamento delle conoscenze

PROGRAMMA/CONTENUTI DELL’INSEGNAMENTO

MODULO:

1.ENZIMOLOGIA E BIOCHIMICA METABOLICA:

Fondamenti di enzimologia. Cinetica enzimatica: modello di Michaelis-Menten e cinetica dello stato prestazionario. Meccanismi di azione degli enzimi. Inibitori reversibili e irreversibili. Reazioni a più substrati. Regolazione covalente e allosterica. Classificazione e nomenclatura degli enzimi.

Metodi di studio dell’attività enzimatica. Misure di tipo continuo o discontinuo. Tecniche spettrofotometriche, fluorimetriche, radioisotopiche, elettrochimiche per il dosaggio di substrato/prodotto. Metodi grafici e matematici di analisi dei dati. Definizione di Unità di attività enzimatica (UI), numero di turnover e attività specifica.

Enzimi come strumento di analisi: reazioni accoppiate, dosaggi automatizzati, dosaggi immunochimici. Esempi di utilizzo industriale degli enzimi. Enzimi immobilizzati.

Cicli metabolici. Sistemi sequenziali di enzimi. Vie cataboliche e vie anaboliche. Bilanci energetici: ATP e conservazione dell'energia. Vitamine idrosolubili implicate nel metabolismo energetico: B₁, B₂, PP, B₆, acido pantotenico e biotina. Regolazione delle vie metaboliche. Metodi di studio del metabolismo.

Produzione mitocondriale di ATP. Compartimentazione delle membrane mitocondriali. Ciclo di Krebs: reazioni e regolazione. Fosforilazione ossidativa: trasporto degli elettroni attraverso i complessi della catena respiratoria  e sintesi di ATP ad opera di ATPsintasi. Regolazione della produzione di ATP.

Metabolismo dei carboidrati. Digestione dei carboidrati alimentari. Metabolismo del glicogeno. Glicolisi e gluconeogenesi: reazioni e regolazione. Ciclo dei pentosofosfati: significato metabolico.

Metabolismo dei lipidi. Digestione dei trigliceridi alimentari. Composizione e funzione delle lipoproteine plasmatiche. b-ossidazione degli acidi grassi: reazioni e regolazione. Sintesi e utilizzazione dei corpi chetonici. Sintesi dei trigliceridi e degli acidi grassi: reazioni e regolazione. Cenni riguardanti le sintesi dei fosfolipidi e del colesterolo.

Metabolismo dell'azoto. Digestione delle proteine ed assorbimento degli aminoacidi. Aminoacidi essenziali e non essenziali. Reazioni generali degli aminoacidi: transaminazione e deaminazione. Ciclo dell'urea: significato metabolico. Catabolismo degli aminoacidi: aminoacidi glucogenetici e chetogenetici. Cenni riguardanti il metabolismo delle basi puriniche e pirimidiniche (ruolo del tetraidrofolato e della vitamina B₁₂) e del gruppo eme.

2. BIOCHIMICA VEGETALE

Fotosintesi: reazioni della fase luminosa. Il cloroplasto: struttura e funzione. Assorbimento della luce. Pigmenti. Organizzazione dei due fotosistemi. Catena di trasporto degli elettroni. Fotofosforilazione. Fotosintesi: reazioni della fase oscura. Fissazione della CO₂ nelle piante C₃. Fotorespirazione. Fotosintesi nelle piante C₄. Fotosintesi nelle piante CAM.

Metabolismo dei carboidrati. Sintesi e utilizzazione di  saccarosio e amido. Biosintesi e degradazione della cellulosa.

Respirazione cellulare. Glicolisi (richiami). Mitocondrio e ciclo dell’acido citrico (richiami). Fosforilazione ossidativa (richiami). Vie di bypass della catena di trasporto degli elettroni. Fermentazione del piruvato.

Nutrizione delle piante. Mobilizzazione degli elementi nutritivi nella rizosfera. Trasporto trans-membrana di ioni e pompe protoniche.

L’azoto. Cenni sul ciclo dell’azoto. Fissazione biologica. Acquisizione delle forme azotate, assimilazione riduttiva dell’azoto. Biosintesi di amminoacidi di trasporto (glutammina e glutammato, aspartato e asparagina). Biosintesi degli amminoacidi aromatici.

Lo zolfo. Cenni sul ciclo dello zolfo. Acquisizione dei solfati, assimilazione riduttiva. Sintesi di cisteina e metionina.

Meccanismi di risposta agli stress ambientali. Stress nutrizionale: il caso della carenza di un micronutriente (ferro).

Metabolismo secondario. Biosintesi di fenilpropanoidi. Biosintesi della lignina. Biosintesi di isoprenoidi e alcaloidi.

ATTIVITÀ DI APPRENDIMENTO E METODI DIDATTICI PREVISTI

L’insegnamento prevede: lezioni frontali, esercitazioni numeriche ed esperienze di laboratorio per far acquisire agli studenti competenze pratiche per l'esecuzione di saggi enzimatici.

MODALITÀ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO

L’esame consiste in un esame scritto

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Costituiscono fonti di studio per l’esame:

-       I principi di biochimica di Lehninger di Nelson DL, Cox MM, sesta ed., Zanichelli

-       Enzimologia: dai fondamenti alle applicazioni. S Pagani, M. Duranti. Piccin ed. Padova.

-       Biochimica e biologia molecolare delle piante. Buchanan, Gruissem and Jones, Eds. Zanichelli

STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA

Le slides proiettate a lezione

TESI DI LAUREA

(facoltativo)

Note

(eventuali)