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Il corso di biochimica vegetale si propone di dare una visione integrata di alcuni aspetti fondamentali del metabolismo primario delle piante e della integrazione e influenza reciproca delle diverse vie metaboliche. Il corso si propone di definire alcune vie metaboliche principali e di fornire le basi per le metodologie di analisi metaboliche con metodi biochimici, genetici e biofisici. Lo studio delle basi teoriche verrà integrato dall’illustrazione di applicazioni biotecnologiche dell’ingegnerizzazione delle vie metaboliche in questione con particolare riguardo ai metodi biochimici e biofisici per la selezione di mutanti.
Programma del corso
1.Plastidi: struttura, specializzazione funzionale. Cloroplasti, biosintesi di clorofilla e carotenoidi, biosintesi dei lipidi, struttura del genoma plastidiale ed espressione genica, import di proteine.
2.Fotosintesi: assorbimento della luce, destino degli stati eccitati, ruolo delle clorofille e dei carotenoidi, il sistema antenna delle piante superiori, trasferimento di energia tra cromofori.
3.Fotosintesi: i centri di reazione, trasferimento di elettroni nella membrana del cloroplasto, PSII e PSI, ciclo Q, ossidazione dell’acqua, sintesi di ATP, eterogeneità laterale e transizioni di stato, stress fotossidativo, Chlamydomonas reinhardtii come fonte di bio-idrogeno.
4.Fotosintesi: uso della fluorescenza delle clorofille per studiare i meccanismi della fotosintesi (danni all’apparato fotosintetico, Non-Photochemical Quenching (NPQ), transizioni di stato…) o per facilitare lo screening di una popolazione di mutanti.
5.Fotosintesi: organicazione della CO2 nelle piante C3, C4 e CAM, la via fotorespiratoria.
6.Metabolismo dell’azoto: fissazione simbiontica dell’N2, struttura e funzione dei noduli radicali, assorbimento e riduzione del nitrato, riduzione del nitrito.
7.Metabolismo dello zolfo: chimica dello zolfo, assorbimento, trasporto e assimilazione del solfato, ruolo del glutatione, fitochelatine.
8.Regolazione e interconnessione del metabolismo: metabolismo dei carboidrati, sintesi e degradazione di saccarosio e amido, interazione tra i pools degli esoso fosfati e dei pentoso fosfati, regolazione dell’assimilazione del carbonio, controllo del metabolismo tra citosol e cloroplasto, gluconeogenesi.
9.Biosintesi degli aminoacidi: assimilazione dell’azoto inorganico, sintesi di aa aromatici, sintesi di amminoacidi contenenti zolfo, quadro generale della biosintesi degli aa derivati dall’aspartato, aa a catena ramificata, prolina, istidina, arginina, interazioni tra l’assimilazione del nitrato e il metabolismo del carbonio, ruolo del mitocondrio nel sostenere le vie biosintetiche degli aa nel plastidio.
10.I mitocondri nelle piante superiori.
11.Metabolismo secondario: attivazione del metabolismo secondario e ruolo dei ROS, biosintesi di IPP (via cloroplastida e via citosolica), biosintesi dei terpenoidi, funzione degli alcaloidi, fenilpropanoidi, lignine, lignani e suberine, flavonoidi, curarine, glucosidi cianogenici.
L’esame è composto da due parti:
a) Scritto. In 60 minuti verrà saggiata la capacità dello studente di descrivere le principali vie metaboliche con le formule dei metaboliti principali, gli enzimi e i co-fattori implicati.
b) Orale. Lo studente discuterà gli argomenti del corso cercando di dimostrare spirito critico e consapevolezza della struttura della materia di studio.
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