Laurea magistrale in Biotecnologie agro-alimentari

Metabolismo secondario e ingegneria metabolica

Codice insegnamento
4S02771
Docente
Luca Dall'Osto
Coordinatore
Luca Dall'Osto
crediti
6
Settore disciplinare
BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE
Lingua di erogazione
Italiano
Sede
VERONA
Periodo
II semestre dal 1-mar-2021 al 11-giu-2021.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso tratta dei principali gruppi di metaboliti secondari delle piante e dei microrganismi da una prospettiva biochimica e biosintetica, con riferimenti a come l'ingegneria genetica può essere utilizzata per manipolare i livelli dei metaboliti secondari di valore economico, così come quelli di importanza per la salute e nella dieta dell’uomo. Il corso di metabolismo secondario si propone di dare una visione integrata di alcuni aspetti fondamentali del metabolismo secondario a partire dalla relazione tra funzione biologica dei metaboliti secondari nella difesa da stress biotici ed abiotici. In particolare verranno trattati i motivi per cui un numero così grande di metaboliti secondari delle piante possiede attività farmacologia. Il corso definisce le principali classi di metaboliti secondari, le loro vie di biosintesi, i metodi di identificazione dei geni codificanti le tappe delle vie biosintetiche ed infine i principali approcci per la modificazione genetica delle piante e dei microrganismi per ottenere una produzione mirata di metaboliti secondari con valore applicativo, indicando vantaggi e svantaggi dei diversi metodi.

Programma


1. Ripasso delle principali vie metaboliche, interconnessione del metabolismo, attivazione del metabolismo secondario.
2. Definizione e sistematica dei metabolici secondari (MS)
3. Funzione ecologica dei MS e azione farmacologia su mammiferi e insetti.
4. I terpenoidi, la sintesi di IPP (isopentenil pirofosfato) nel citosol e nel plastidio. Ruolo dei terpenoidi nella difesa della pianta. La gomma. Applicazioni biotecnologiche.
5. Gli alcaloidi, biosintesi, raggruppamenti funzionali e attività biologica, definizione delle principali vie metaboliche. Applicazioni biotecnologiche.
6. I fenilpropanoidi, biosintesi e funzione ecologica. Fenoli, polifenoli e tannini: classificazione e biosintesi. Applicazioni biotecnologiche. Biosintesi di lignine.
7. I flavonoidi: biosintesi, localizzazione, significato ecologico. Sintesi e modificazione del colore dei fiori a scopo commerciale. Applicazioni biotecnologiche.
8. Composti contenenti zolfo: biosintesi dei glucosinolati e alliine. Fattori ambientali e genetici che influenzano l’espressione dei glucosinolati. Metabolismo e detossificazione degli isotiocianati. Effetti anti-nutritivi nel bestiame e nell’uomo, effetti benefici dei composti solforati nella dieta umana. Ingegneria metabolica.
9. Psoraleni e acetileni: distribuzione nelle piante di interesse alimentare, biosintesi, prospettive in relazione alla sicurezza alimentare.
10. Polichetidi, metaboliti secondari prodotti da batteri. Modalità di biosintesi, possibilità di intervento biotecnologico.
11. Ingegneria metabolica: trasformazione cloroplastica (piante e alghe) e importanza di questa tecnica nell’espressione di prodotti secondari.
12. Ingegneria metabolica: risorse genetiche da microrganismi non coltivabili e simbionti; metagenomica, metatrascrittomica, tecniche per l’individuazione di nuove attività enzimatiche.
13. Metaboliti secondari nei principali alimenti.
14. Biotecnologie degli aromi: aromi prodotti da lieviti nelle principali bevande fermentate e interventi biotecnologici; produzione di vanillina con metodi chimici, enzimatici e biotec; produzione di metaboliti secondari da colture di cellule vegetali; ingegneria metabolica di piante di interesse alimentare per la modulazione del set di aromi.

Modalità d'esame

Presentazione di un articolo individuato all'interno di una lista fornita ed elaborazione di una proposta di continuazione della linea di ricerca.

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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