Il corso prevede, se necessario, un richiamo di chimica inorganica propedeutico al corso di chimica organica e biochimica. Le tematiche affrontate nella chimica organica sono le principali tipologie di molecole organiche e la loro reattività, mentre per la biochimica vegetale sono la bio-energetica ed i principali pathway metabolici con focus sull’assimilazione radicale dei nutrienti e la fotosintesi, quest’ultima anche in relazione agli stress ambientali.
G.W. Solomons "Fondamenti di Chimica Organica" Ed. Zanichelli
J. McMurry "Chimica Organica" Ed. Zanichelli
W.H. Brown "Introduzione alla Chimica Organica" EdiSES
Bosetto, Lozzi. Elementi di Biochimica agraria. Aracne Ed.
Pinton, Cocucci, Nannipieri, Trevisan. Fondamenti di Biochimica Agraria. Patron Ed..
Lea J.P., Leegood R.C. Plant biochemistry and molecular biology. Wiley Ed
Il docente provvederà a dare agli studenti materiale didattico integrativo del corso.
Obiettivi Formativi
Competenze acquisite al termine del corso: Conoscenze di chimica organica e comprensione dei più importanti processi biochimici caratteristici della vita della piante.
Risultati di apprendimento:
• Caratteristiche e reattività delle molecole organiche;
• Meccanismi di reazione;
• Conoscenze delle principali vie metaboliche;
• Assimilazione radicale dei nutrienti;
• Strategie metaboliche delle piante per adattarsi alle caratteristiche ambientali a livello rizosferico e di fotosintesi;
Capacità acquisite al termine del corso:
Capire i meccanismi chimici e biochimici che sottendono le attività metaboliche delle piante e dei processi produttivi ad esse legati anche in relazione ai fattori di stress ambientale.
Prerequisiti
Sono fortemente raccomandate conoscenze di base di chimica inorganica, di morfologia, anatomia e fisiologia vegetale.
Metodi Didattici
Numero di ore totali del corso : 216 (= 9x24)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 144
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 96
Numero di ore relative alle attività in aula: 68 di cui 4 di richiamo di chimica inorganica, 24 di chimica organica, 28 di biochimica, 4 di seminari di approfondimento su specifiche tematiche, 8 di ripasso interattivo degli argomenti trattati nei corsi di chimica organica e biochimica con quesiti applicativi per favorire la comprensione delle nozioni acquisite. Il ripasso avviene a completamento del programma di chimica organica e successivamente al termine del programma di biochimica.
Numero di ore relative ad attività di esercitazione: 4.
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni es esercitazioni non obbligatoria ma consigliata
Strumenti a supporto della didattica: Videoproiettore, PC, lavagna luminosa.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale volto a determinare la capacità dello studente di illustrare le nozioni apprese con un discorso organico evidenziando capacità di ragionamento critico e l’uso di un appropriato linguaggio tecnico-scientifico.
Programma del corso
Richiamo di chimica inorganica
Descrizione della tavola periodica degli elementi
Elettronegatività degli elementi
Orbitali atomici e loro ibridazione (sp1, sp2, sp3)
Tipi di legami: omeopolare, eteropolare; legami singoli, doppi e tripli; covalente ed elettrostatico
Formule di risonanza
Reazioni ossido-riduttive
Definizioni di sostanze acide e basiche (Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis)
Definizione di pH e di solubilità
Chimica organica
Molecole alifatiche e cicliche
Molecole sature ed insature
Stabilità molecolare: angoli di legame, conformazione cis e trans, conformazione eclissata e sfalsata, conformazione sedia e barca
Molecole chirali ed achirali
Molecole cicliche aromatiche
Definizione di gruppo reattivo e sua influenza sulla reattività della molecola
Descrizione idrocarburi, alcool, fenoli, aldeidi e chetoni, lipidi, acidi grassi, ammine
Tipi di reazioni: additive, sostitutive, riduttive
Descrizioni di legami etere, epossido, estere
Meccanismi di reattività chimica: attacco nucleofilo ed elettrofilo
Introduzione alle principali molecole organiche metabolicamente rilevanti: glucidi, lipidi, acidi grassi, protidi.
Biochimica
Il metabolismo: introduzione alla biochimica, bioenergetica ed attività enzimatiche. Il Catabolismo: degradazione di glucidi, acidi grassi e proteine; ciclo dell'acido citrico. Anabolismo: sintesi dell'ATP mitocondriale; fotosintesi fase luminosa (sintesi ATP e produzione potere riducente). Biosintesi glucidi e ciclo di Calvin. Biosintesi lipidi e protidi. La rizosfera: interfaccia suolo-pianta. Assimilazione radicale dei nutrienti. Adattamento agli stress ambientali con focus sull'attività fotosintetica (piante C4, CAM e CLORORESPIRAZIONE). Ripasso interattivo degli argomenti trattati nel corso di biochimica con quesiti volti a stimolare l’applicazione delle nozioni acquisite.
Seminari
• Il suolo come un sistema biologico complesso
• Campionamento del suolo e metodologie di analisi: come, quando e perché?
• Il ruolo delle piante nel recupero di suoli inquinati
Esercitazioni su tecniche di campionamento del suolo bulk e rizosferico, di preparazione dei campioni e delle analisi per la loro caratterizzazione fisico-chimica e biologica.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Il corso affronta le tematiche relative al raggiungimento degli obiettivi dell’agenda 2030 nel merito dello sviluppo sostenibile relativamente a punti 4, 15. Questo grazie alle tematiche relative alla comprensione della vita delle piante e delle possibilità di un loro migliore utilizzo in relazione al pedo-clima presente ed atteso con focus sull’ambiente forestale