Insegnamento BIOCHIMICA DEGLI ALIMENTI
| Nome del corso | Scienze e tecnologie agro-alimentari |
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| Codice insegnamento | 80053506 |
| Curriculum | Viticoltura e enologia |
| Docente responsabile | Daniele Del Buono |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2024/25 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | AGR/13 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Gli argomenti del corso riguarderanno la materia vivente, dai più semplici eventi chimici che avvengono nelle cellule fino alle recenti tecnologie. Il corso sarà articolato in maniera tale da affrontare il ruolo che le principali classi di molecole esplicano nel metabolismo, gli aspetti cinetici e di enzimologia, la termodinamica e la bioenergetica. Saranno inoltre trattati i principali processi metabolici ovvero fotosintesi, metabolismo di carboidrati, lipidi e amminoacidi, metabolismo proteico e informazione genica. |
| Testi di riferimento | D. DEL BUONO, Dispense dalle lezioni. PINTON R., COCUCCI M., NANNIPIERI P., TREVISAN M., Fondamenti di Biochimica Agraria. Pàtron Editore, Bologna DAVID L. NELSON, MICHAEL M. COX, I Principi di Biochimica di Lehninger, Zanichelli |
| Obiettivi formativi | Il corso ha come obiettivo principale quello di offrire agli studenti delle nozioni di base sulla Biochimica. Risultati d'apprendimento previsti: Conoscenze 1. Flussi energetici lungo le vie del metabolismo. 2. Valutazione dei passaggi endoergonici ed esoergonici nei processi metabolici. 3. Catalisi enzimatica ed effetto di regolatori ed inibitori. 4. Processo fotosintetico. 5. Metabolismo dei carboidrati nelle cellule vegetali e animali. 6. Processi di fermentazione e respirazione. 7. Vie della biosintesi e del catabolismo dei principali lipidi. 8. Metabolismo di amminoacidi e proteine. 9. Caratteristiche strutturali e chimiche di DNA e RNA, e biosintesi proteica. Abilità 1. Valutazione della spontaneità o meno delle reazioni biochimiche. 2. Capacità di identificare gli enzimi che intervengono nei vari “pathways” metabolici. 3. Calcolo dell’energia ricavabile dal catabolismo dei carboidrati. 4. Calcolo dell’energia metabolica necessaria per la biosintesi di acidi grassi e trigliceridi e di quella ricavabile dal loro catabolismo. 5. Valutazione del contenuto proteico di prodotti di interesse agro-alimentare. 6. Collegamenti tra le varie vie metaboliche. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere la Biochimica è necessario aver sostenuto l'esame di Chimica del primo anno. In particolare, agli studenti è richiesta la capacità di saper applicare i concetti base della chimica inorganica e di riconoscere i gruppi funzionali caratteristici delle molecole organiche, così da poter meglio comprendere le loro reazioni in un contesto cellulare. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato in: - lezioni frontali che tratteranno gli argomenti riportati nel programma; - esercitazioni in aula che riguarderanno il calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo cellulare, nonché la stima dei bilanci energetici relativi al metabolismo di carboidrati e di lipidi; - esercitazioni di laboratorio durante le quali sarà determinato in estratti vegetali il contenuto di pigmenti, di proteine nei vegetali e saggiata l’attività di alcuni enzimi. |
| Altre informazioni | Prof.ssa Daniela Businelli Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, DSA3. Unità di Ricerca di Chimica Agraria. Ubicazione: Edificio nuovo, piano terra, a destra della porta d’ingresso. Tel. 075/5856228 E-mail daniela.businelli@unipg.it Orario di ricevimento su appuntamento previo e-mail di richiesta. E’ possibile anche inviare domande e ricevere risposte per e-mail. Calendario e orario delle lezioni: link al sito web del DSA3 http://dsa3.unipg.it/didattica/informazioni-per-studenti/ Appunti, slides delle lezioni ed informazioni sul corso sono disponibili nella piattaforma UNISTUDIUM.https://www.unistudium.unipg.it/unistudium/ Frequenza al corso: facoltativa, ma fortemente consigliata. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova finale della durata di circa 40 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunta dallo studente relativamente ai contenuti del programma. La discussione verterà su 3/4 argomenti dell'insegnamento tra i seguenti: bioenergetica, struttura delle proteine e catalisi, fotosintesi, metabolismo primario, ciclo dell'azoto nei vegetali, DNA ed RNA, biosintesi proteica. Griglia di valutazione 18-21: conoscenza sufficiente degli argomenti di base del corso; comprensione sufficiente dei concetti. 22-24: conoscenza buona degli argomenti del corso; comprensione buona dei concetti. 25-27: conoscenza molto buona degli argomenti del corso; comprensione molto buona dei concetti 28-30: conoscenza ottima degli argomenti del corso; comprensione ottima dei concetti. La prova d'esame consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione e di esposizione dello studente degli argomenti trattati. Infine, la prova consentirà di accertare le abilità dello studente nell'applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di casi pratici elaborando soluzioni in autonomia di giudizio. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità, visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Chimica Agraria: Pianta Bioenergetica Elementi di cinetica chimica: velocità di reazione, stato di equilibrio, catalisi. Compatibilità energetiche e cinetiche con i sistemi viventi. Elementi di termodinamica con particolare riferimento al 1° ed al 2° principio, alle funzioni di stato entalpia, entropia ed energia libera. Reazioni esoergoniche ed endoergoniche. Accoppiamento di reazioni. Composti ad alta e bassa energia di legame. Concetto generale di metabolismo e natura dei flussi di energia nelle fasi cataboliche ed anaboliche. Il ruolo del sistema adenilico nel biochimismo cellulare. Catalisi enzimatica Natura della catalisi enzimatica. Struttura e caratteristiche degli enzimi. Meccanismo dell'azione enzimatica. Teoria di Michaelis-Menten. Definizione dei parametri cinetici di un enzima. Inibizione enzimatica reversibile ed irreversibile. Meccanismi di regolazione enzimatica. Enzimi allosterici. Zimogeni. Isoenzimi. Nomenclatura e criterio di classificazione degli enzimi. Ruolo biochimico e meccanismo d'azione di: idrolasi, ossidoriduttasi, transferasi, liasi, isomerasi e ligasi. Descrizione dei coenzimi e dei gruppi prostetici implicati. Fotosintesi e metabolismo fotosintetico del carbonio Il ruolo della luce e la reazione di Hill. Struttura chimica, biogenesi e funzioni biochimiche delle clorofille, delle ficobiline e dei carotenoidi. Aspetti biochimici ed energetici dei principali processi fotosintetici. Il metabolismo Glicolisi. Catabolismo anaerobico del piruvato. La via della gluconeogenesi. La via del fosfogluconato. Catabolismo aerobico del piruvato. Il ciclo dell'acido citrico. La via del gliossilato. La catena respiratoria ed il trasporto mitocondriale degli elettroni. La fosforilazione ossidativa. Bilancio energetico del catabolismo del glucosio. Il metabolismo delle sostanze grasse Anabolismo e catabolismo degli acidi grassi saturi ed insaturi, dei triacilgliceroli, dei fosfolipidi, degli sfingolipidi e degli steroli. Il metabolismo dei composti azotati Il ciclo dell'azoto in natura. Biochimismo della fissazione dell'azoto elementare, della riduzione dei nitrati e dell'organicazione dell'azoto ammoniacale. Biosintesi degli amminoacidi. Proteolisi. Degradazione ossidativa degli amminoacidi. Mineralizzazione dell'azoto proteico. Denitrificazione. SUOLO Aspetti chimici della pedogenesi Ambiente della pedogenesi: idrosfera ed atmosfera, loro composizione e proprietà. Litosfera. Proprietà dello stato solido. Cristalli ionici. Numero e classi di coordinazione. I minerali: struttura e proprietà dei carbonati, solfati, fosfati e silicati. Ossidi ed idrossidi di silicio, ferro e alluminio. Aspetti chimici della pedogenesi. Genesi della frazione inorganica del suolo. Processi fisici: disgregazione delle rocce, processi endocinetici ed esocinetici. Processi chimici: decomposizione delle rocce, idrolisi dei silicati. Fattori di pedogenesi. Genesi della frazione organica. Anomalie dei suoli in base a fattori fisici. Tecniche corrette di campionamento dei suoli. I colloidi Frazione colloidale del suolo: proprietà dello stato colloidale. Fattori che influenzano la flocculazione e dispersione dei colloidi. Ossidi ed idrossidi di ferro, alluminio e silicio: composizione chimica e carica elettrica. Argille: generalità, composizione chimica e classificazione. Genesi delle argille. Proprietà e carica elettrica delle argille. Humus: genesi e carica elettrica. Estrazione e frazionamento dell'humus. Attività complessante dell'humus. Proprietà chimiche del suolo e principi di nutrizione delle piante Potere di ritenzione del suolo: assorbimento meccanico, biologico e chimico. Assorbimento chimico dei fosfati. Adsorbimento di scambio cationico e sua determinazione (CSC). Acidità di scambio e percentuale di saturazione in basi (PSB). Adsorbimento anionico. Fissazione fosfatica. Il pH ed il potere tampone del suolo. Determinazione del pH di un suolo. Fattori che influenzano il pH: concentrazione e qualità degli ioni solubili e natura dei costituenti del suolo (calcare). pH ed assimilabilità degli elementi nutritivi per le piante: dotazione, carenza ed eventuale ripristino. Esercitazioni Calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo. Principi chimico-fisici dell'analisi spettrofotometrica. Saggi di attività enzimatiche e determinazioni spettrofotometriche del contenuto di proteine, clorofille e caroteni nei vegetali. Utilizzo di modelli molecolari per la comprensione della struttura dei silicati. Utilizzo di calcimetri per la determinazione del calcare totale del suolo. Determinazione del contenuto di sostanza organica del suolo. Determinazione della capacità di scambio cationico (CSC). Determinazione del pH di un suolo con il metodo potenziometrico (pHmetro). Esame, interpretazione dei dati e valutazione critica del certificato di analisi di un suolo. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Obiettivi: 2 (Fame zero), 3 (Salute e benessere), 15 (la vita sulla terra) |