| Programma | La Chimica Agraria è una disciplina che ha per oggetto sia il suolo che la pianta considerati come facenti parte di un sistema unitario che mira ad ottimizzare le caratteristiche dell'uno in funzione delle esigenze dell'altra. L'impostazione di questo modulo è volta a conseguire tale obiettivo. Nella parte del modulo che riguarda la pianta, verrà posto l'accento sui principali processi metabolici che avvengono in essa in modo da fornire agli studenti le basi per essere in grado, nei corsi di approfondimento successivi, di comprendere la natura delle esigenze nutrizionali, idriche ed ambientali della pianta e, sulla base delle eventuali carenze riscontrate, su come mettere a sua disposizione un substrato che sia in grado di eliminarle. Nella parte del modulo che riguarda il suolo, verrà posto l'accento sui fattori che ne condizionano la fertilità e su quali di essi si può intervenire per far si che le piante trovino in esso l'habitat più idoneo per il proprio sviluppo.
Chimica agraria - Pianta:
Bioenergetica (0,5 CFU)
Elementi di cinetica chimica: velocità di reazione, stato di equilibrio, catalisi. Compatibilità energetiche e cinetiche con i sistemi viventi. Elementi di termodinamica con particolare riferimento al 1° ed al 2° principio, alle funzioni di stato entalpia, entropia ed energia libera. Reazioni esoergoniche ed endoergoniche. Accoppiamento di reazioni. Composti ad alta e bassa energia di legame. Concetto generale di metabolismo e natura dei flussi di energia nelle fasi cataboliche ed anaboliche. Il ruolo del sistema adenilico nel biochimismo cellulare.
La catalisi enzimatica (1 CFU)
Natura della catalisi enzimatica. Struttura e caratteristiche degli enzimi. Meccanismo dell'azione enzimatica. Teoria di Michaelis-Menten. Definizione dei parametri cinetici di un enzima. Inibizione enzimatica reversibile ed irreversibile. Meccanismi di regolazione enzimatica. Enzimi allosterici. Zimogeni. Isoenzimi. Nomenclatura e criterio di classificazione degli enzimi. Ruolo biochimico e meccanismo d'azione di: idrolasi, ossidoriduttasi, transferasi, liasi, isomerasi e ligasi. Descrizione dei coenzimi e dei gruppi prostetici implicati.
La fotosintesi ed il metabolismo fotosintetico del carbonio (1 CFU)
Il ruolo della luce e la reazione di Hill. Struttura chimica, biogenesi e funzioni biochimiche delle clorofille, delle ficobiline e dei carotenoidi. Aspetti biochimici ed energetici dei principali processi fotosintetici. Il metabolismo dei carboidrati (1 CFU)
Glicolisi. Catabolismo anaerobico del piruvato. La via della gluconeogenesi. La via del fosfogluconato. Catabolismo aerobico del piruvato. Il ciclo dell'acido citrico. La via del gliossilato. La catena respiratoria ed il trasporto mitocondriale degli elettroni. La fosforilazione ossidativa. Bilancio energetico del catabolismo del glucosio.
Il metabolismo delle sostanze grasse (0,5 CFU)
Anabolismo e catabolismo degli acidi grassi saturi ed insaturi, dei triacilgliceroli, dei fosfolipidi, degli sfingolipidi e degli steroli.
Il metabolismo dei composti azotati (0,5 CFU)
Il ciclo dell'azoto in natura. Biochimismo della fissazione dell'azoto elementare, della riduzione dei nitrati e dell'organicazione dell'azoto ammoniacale. Biosintesi degli amminoacidi. Acidi nucleici. La biosintesi delle proteine ed il codice genetico. Proteolisi. Degradazione ossidativa degli amminoacidi. Mineralizzazione dell'azoto proteico. Denitrificazione.
La nutrizione dei vegetali (0,5 CFU)
Nutrizione minerale. Meccanismi di assorbimento dei nutrienti da parte delle radici. Assorbimento e trasporto degli elementi nutritivi attraverso le membrane: trasporto passivo ed attivo. Fattori che influenzano l' assorbimento minerale.
Chimica Agraria - Suolo:
Aspetti chimici della pedogenesi (1 CFU)
Ambiente della pedogenesi: idrosfera ed atmosfera, loro composizione e proprietà. Litosfera. Proprietà dello stato solido. Cristalli ionici. Numero e classi di coordinazione. I minerali: struttura e proprietà dei carbonati, solfati, fosfati e silicati. Ossidi ed idrossidi di silicio, ferro e alluminio. Aspetti chimici della pedogenesi. Genesi della frazione inorganica del suolo. Processi fisici:disgregazione delle rocce, processi endocinetici ed esocinetici. Processi chimici: decomposizione delle rocce, idrolisi dei silicati. Fattori di pedogenesi. Genesi della frazione organica. Anomalie dei suoli in base a fattori fisici. Valutazione dello stato di ossigenazione di un suolo: potenziale redox e fattore rH. Tecniche corrette di campionamento dei suoli.
I colloidi del suolo (1,5 CFU)
Frazione colloidale del suolo: proprietà dello stato colloidale. Fattori che influenzano la flocculazione e dispersione dei colloidi. Ossidi ed idrossidi di ferro, alluminio e silicio: composizione chimica e carica elettrica. Argille: generalità, composizione chimica e
classificazione. Genesi delle argille. Proprietà e carica elettrica delle argille. Humus: genesi e carica elettrica. Estrazione e frazionamento dell'humus. Attività complessante dell'humus.
Proprietà chimiche del suolo e principi di nutrizione delle piante (1,5 CFU)
Potere di ritenzione del suolo: assorbimento meccanico, biologico e chimico. Assorbimento chimico dei fosfati. Adsorbimento di scambio cationico e sua determinazione (CSC). Acidità
di scambio e percentuale di saturazione in basi (PSB). Adsorbimento anionico. Fissazione fosfatica. Il pH ed il potere tampone del suolo. Determinazione del pH di un suolo. Fattori che influenzano il pH: concentrazione e qualità degli ioni solubili e natura dei costituenti del suolo (calcare). pH ed assimilabilità degli elementi nutritivi per le piante: dotazione, carenza ed eventuale ripristino.
Esercitazioni pratiche in aula ed in laboratorio relative a:
Calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo. Principi chimico-fisici dell'analisi spettrofotometrica. Saggi di attività enzimatiche e determinazioni spettrofotometriche del contenuto di proteine, clorofille e caroteni nei vegetali. Bilanci energetici relativi al metabolismo di carboidrati, proteine e lipidi.
Utilizzo di modelli molecolari per la comprensione della struttura dei silicati. Utilizzo di calcimetri per la determinazione del calcare totale del suolo. Determinazione del contenuto di sostanza organica del suolo. Determinazione della capacità di scambio cationico. Determinazione del pH di un suolo con il metodo potenziometrico (pHmetro). Esame, interpretazione dei dati e valutazione critica del certificato di analisi di un suolo.
Propedeuticità richiesta: Chimica (I° anno, I° semestre)
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| Testi consigliati | 1. L. SCARPONI Elementi di Biochimica Agraria. Galeno Editrice, Perugia, 1985.
2. L. SCARPONI (a cura di) Biochimica Agraria. Patron Editore, Bologna, 2002 (per consultazione).
3. M. Businelli. Chimica del Suolo. Morlacchi editore, Perugia, 2009.
4. P. Sequi. Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Editore, Bologna, 2005 (per consultazione). |
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