Gli eventi climatici estremi e le combinazioni di stress multipli causati dal riscaldamento globale mettono a rischio la stabilità degli ecosistemi naturali e agroindustriali. Le piante rispondono alla variazione dei parametri ambientali attraverso complesse vie di bio-segnalazione che integrano i segnali percepiti, si propagano rapidamente dai siti di percezione ai siti di risposta e convergono in risposte fisiologiche coordinate da sofisticati meccanismi regolatori del metabolismo primario e secondario. La conoscenza dei meccanismi biochimici alla base della resilienza delle piante offre un importante strumento per la pianificazione di azioni mirate alla salvaguardia degli ecosistemi naturali e agroindustriali e per l’ottimizzazione dell’uso delle risorse di origine vegetale. L’insegnamento “Biochimica Vegetale” mira a fornire sia conoscenze di base relative ad aspetti fondamentali della regolazione del metabolismo primario e secondario in risposta agli stress biotici e abiotici, di recente fortemente accentuati dai cambiamenti climatici, sia competenze applicative in relazione all’impiego delle piante come fonte di composti bioattivi e alla valorizzazione degli scarti della filiera agroalimentare, che, in una prospettiva di economia circolare, da rifiuti diventano risorse.
scheda docente materiale didattico
LA BIO-SEGNALAZIONE. La trasduzione del segnale. I recettori di membrana cellulare e i recettori intracellulari: il complesso dell’ubiquitina E3 ligasi, le chinasi ibride, gli RLK e le proteine G. Le vie di segnalazione negativa. I secondi messaggeri e l’amplificazione del segnale. Le variazioni di calcio intracellulari: la firma del calcio. La modulazione della permeabilità di membrana, della struttura del citoscheletro, dell’attività enzimatica e della trascrizione genica. La coordinazione delle risposte fra organi diversi. Risposte sistemiche. Modalità di segnalazione fra siti di percezione e siti di risposta distali. La propagazione di segnali elettrici attraverso la pianta: le nuove frontiere della Biologia Vegetale. Il potenziale d’azione negli organismi vegetali e la trasmissione veloce del segnale a lunga distanza foglia-foglia, radice-foglia e viceversa. Onde pressorie, onde delle specie reattive dell’ossigeno e onde del calcio.
IL METABOLISMO SECONDARIO. Vie biosintetiche dei composti fenolici, dei terpeni e dei composti contenenti azoto (alcaloidi, glucosidi cianogenici e glucosinolati). Siti di regolazione all’interfaccia fra metabolismo primario e secondario. La plasticità metabolica: modulazione delle vie metaboliche in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali. Effetti dell’ambiente su produzione e accumulo di metaboliti secondari e composti bioattivi. Il ruolo funzionale dei metaboliti secondari nella comunicazione pianta-ambiente. Composti bioattivi dalle piante e dagli scarti agroalimentari per lo sviluppo di prodotti utili in campo agrochimico, farmaceutico, cosmetico e nutraceutico. Integratori, coloranti e additivi alimentari. Oli essenziali. Tinture madri. Produzione di metaboliti bioattivi in vitro da colture cellulari e di tessuti. Strategie per incrementare la produzione di metaboliti secondari in sistemi in vitro. La produzione di metaboliti in bioreattori.
2) Molecole Bioattive delle piante. Massimo Maffei; Published by the author.
3) Biologia delle Piante. Vol 2: Interazioni con l’ambiente e Domesticazione. Smith A. M. et al.; Zanichelli.
4) Articoli scientifici e lezioni in power point fornite dal docente mediante piattaforma Moodle e in aula.
La Prof.ssa riceve tutti i giorni previo appuntamento via email: alessandra.cona@uniroma3.it
Mutuazione: 20410526 Biochimica vegetale in Biologia Molecolare, Cellulare e della Salute LM-6 CONA ALESSANDRA
Programma
I cambiamenti climatici e la pressione antropica. Impatto del cambiamento climatico sulla stabilità degli ecosistemi forestali e sulla sicurezza alimentare. Il riscaldamento globale e l’aumento dei gas serra. L’intensificarsi degli eventi estremi e la combinazione di stress multipli. Le risposte delle piante agli stress biotici e abiotici. La plasticità fenotipica e le risposte di difesa integrate degli organismi vegetali agli stress multipli. Il ruolo della parete cellulare.LA BIO-SEGNALAZIONE. La trasduzione del segnale. I recettori di membrana cellulare e i recettori intracellulari: il complesso dell’ubiquitina E3 ligasi, le chinasi ibride, gli RLK e le proteine G. Le vie di segnalazione negativa. I secondi messaggeri e l’amplificazione del segnale. Le variazioni di calcio intracellulari: la firma del calcio. La modulazione della permeabilità di membrana, della struttura del citoscheletro, dell’attività enzimatica e della trascrizione genica. La coordinazione delle risposte fra organi diversi. Risposte sistemiche. Modalità di segnalazione fra siti di percezione e siti di risposta distali. La propagazione di segnali elettrici attraverso la pianta: le nuove frontiere della Biologia Vegetale. Il potenziale d’azione negli organismi vegetali e la trasmissione veloce del segnale a lunga distanza foglia-foglia, radice-foglia e viceversa. Onde pressorie, onde delle specie reattive dell’ossigeno e onde del calcio.
IL METABOLISMO SECONDARIO. Vie biosintetiche dei composti fenolici, dei terpeni e dei composti contenenti azoto (alcaloidi, glucosidi cianogenici e glucosinolati). Siti di regolazione all’interfaccia fra metabolismo primario e secondario. La plasticità metabolica: modulazione delle vie metaboliche in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali. Effetti dell’ambiente su produzione e accumulo di metaboliti secondari e composti bioattivi. Il ruolo funzionale dei metaboliti secondari nella comunicazione pianta-ambiente. Composti bioattivi dalle piante e dagli scarti agroalimentari per lo sviluppo di prodotti utili in campo agrochimico, farmaceutico, cosmetico e nutraceutico. Integratori, coloranti e additivi alimentari. Oli essenziali. Tinture madri. Produzione di metaboliti bioattivi in vitro da colture cellulari e di tessuti. Strategie per incrementare la produzione di metaboliti secondari in sistemi in vitro. La produzione di metaboliti in bioreattori.
Testi Adottati
1) Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Buchanan et al.; John Wiley & Sons Inc.2) Molecole Bioattive delle piante. Massimo Maffei; Published by the author.
3) Biologia delle Piante. Vol 2: Interazioni con l’ambiente e Domesticazione. Smith A. M. et al.; Zanichelli.
4) Articoli scientifici e lezioni in power point fornite dal docente mediante piattaforma Moodle e in aula.
La Prof.ssa riceve tutti i giorni previo appuntamento via email: alessandra.cona@uniroma3.it
Modalità Erogazione
Il corso si svolgerà con lezioni frontali erogate in presenza. Le lezioni saranno coadiuvate da filmati e saranno anche implementate dalla consultazione di specifiche banche dati internazionali e siti web.Modalità Valutazione
L’esame consiste di prove in itinere, basate su test a risposta multipla, e di una presentazione orale in power point su un argomento a scelta dello studente esposta davanti alla commissione d’esame. In particolare. l’elaborato integra i diversi aspetti della problematica scelta ed affronta in maniera analitica un aspetto specifico.