Bio-sfruttamento dell'energia solare (2020/2021)



Codice insegnamento
4S003262
Crediti
6
Coordinatore
Matteo Ballottari
Settore disciplinare
BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE
Lingua di erogazione
Italiano
L'insegnamento è organizzato come segue:
Attività Crediti Periodo Docenti Orario
teoria 5 II semestre Matteo Ballottari

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laboratorio 1 II semestre Matteo Ballottari

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Obiettivi formativi

TEORIA: il corso ha come obiettivo fornire allo studente le conoscenza necessarie per comprendere l 'organizzazione ed il funzionamento di un organismo autotrofo e le conseguenze dell’autotrofia (in contrapposizione alla mixotrofia e all’eterotrofia). Il corso conta di due parti denominate "Fisiologia vegetale" e "Catalisi delle biosintesi autotrofe"". Il modulo "Fisiologia vegetale" fornisce le basi delle funzioni che permettono la vita vegetale in organismi unicellulari e pluricellulari, fra cui l’assorbimento dei soluti, il trasporto di acqua e sostanze organiche e inorganiche, la percezione dei segnali ambientali, l’integrazione dei segnali interni ed esterni con i meccanismi che controllano lo sviluppo della pianta e la sua riproduzione o la crescita vegetativa. Le tematiche classiche di Fisiologia vegetale verranno in particolare estese anche agli organismi fotosintetici unicellulari che vivono in ambiente acquatico. Il modulo "Catalisi delle biosintesi autotrofe" si occupa dei sistemi che catalizzano biosintesi organiche specifiche con l’utilizzo di energia luminosa. Gli esempi includeranno la biosintesi di biocombustibili liquidi e gassosi, lo sfruttamento di acque reflue, la produzione di integratori alimentari, bio-materiali e altri composti ad elevato valore aggiunto. L

LABORATORIO: il corso prevede un modulo di esercitazioni (15 ore suddivise in 3 lezioni) in cui gli studenti effettueranno prove pratiche relative ai temi trattati a lezione come produzione ed estrazione di metaboliti in cellule vegetali, gestione di colture algali e caratterizzazione del movimento di cellule e plastidi.

Programma

TEORIA:
- Introduzione al corso: massima efficienza fotosintetica e potenzialità degli organismi fotosintetici per la produzione di composti di interesse
- Evoluzione degli organismi fotosintetici dai batteri fotosintetici anossigenici ai cianobatteri
- Evoluzione degli organismi fotosintetici: endosimbiosi primarie e secondarie e comparsa di cellule eucariotiche fotosintetiche. Descrizione delle principali tipologie di microalghe e macroalghe
- Evoluzione degli organismi fotosintetici: colonizzazione delle terre emerse e sviluppo di piante inferiori e superiori
- Caratteristiche fisiologiche, biochimiche e metaboliche dei cianobatteri
- Caratteristiche fisiologiche, biochimiche e metaboliche di microalghe eucariotiche
- Caratteristiche fisiologiche, biochimiche e metaboliche di macroalghe eucariotiche
- Cenni di metabolismo secondario in organismi fotosintetici per la produzione di composti ad elevato valore aggiunto
- Esigenze nutrizionali di organismi fotosintetici unicellulari e strategie per l’ottenimento di nutrienti dall’ambiente esterno
- Percezione della luce, fotorecettori e cenni di trasduzione del segnale
- Limitazioni attuali nella produzione di biomassa tramite la fissazione di CO2 da parte di microalghe e cianobatteri e possibili soluzioni
- Utilizzo di organismi fotosintetici unicellulari e pluricellulari per la produzione di biomassa a fini alimentari, nutraceutici e cosmetici
- Utilizzo di organismi fotosintetici unicellulari e pluricellulari per la produzione di energie rinnovabili
- Utilizzo di piante superiori per la fitobonifica
- Impiego di alghe e piante superiori per il molecular farming
- Utilizzo di complessi proteici fotosintetici in ambiente extracellulare per lo sfruttamento dell’energia solare

LABORATORIO:
- Preparazione di colture di microalghe e caratterizzazione della produttività in biomassa di diverse specie algali
- Estrazione e caratterizzazione di metaboliti prodotti da colture algali

METODI DIDATTICI
Gli incontri in aula prevedono l'utilizzo di lezioni frontali (con slide), discussioni di gruppo ed esercitazioni in laboratorio


Testi di riferimento:
Materiale didattico fornito dal docente (disponibile su piattaforma e-learning)
Elementi di fisiologia vegetale Taiz/Zieger/Moller/Murphy

Modalità d'esame

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. L’esame consiste in una prova scritta con alcune domande aperte e alcune domande chiuse tratte dal materiale didattico fornito. Durante le lezioni vengono presentati degli esempi di esami scritti. Subito dopo lo scritto, è possibile concordare col docente un colloquio orale (facoltativo).