Insegnamento CHIMICA AGRARIA

Nome del corso di laurea Scienze agrarie e ambientali
Codice insegnamento 80783109
Curriculum Agricoltura sostenibile
Docente responsabile Daniele Del Buono
Docenti
  • Daniele Del Buono
  • Giovanni Gigliotti (Codocenza)
  • Daniela Pezzolla (Codocenza)
Ore
  • 45 Ore - Daniele Del Buono
  • 27 Ore (Codocenza) - Giovanni Gigliotti
  • 9 Ore (Codocenza) - Daniela Pezzolla
CFU 9
Regolamento Coorte 2023
Erogato Erogato nel 2024/25
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline della produzione vegetale
Settore AGR/13
Anno 2
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Gli argomenti del corso riguarderanno la materia vivente, dai più semplici eventi chimici che avvengono nelle cellule fino alle recenti tecnologie. Il corso sarà articolato in maniera tale da affrontare il ruolo che le principali classi di molecole esplicano nel metabolismo, gli aspetti cinetici e di enzimologia, la termodinamica e la bioenergetica. Saranno inoltre trattati i principali processi metabolici ovvero fotosintesi, metabolismo di carboidrati, lipidi e amminoacidi, metabolismo proteico e informazione genica.
Testi di riferimento R. PINTON et al. (Coordinatori). Fondamenti di biochimica agraria. Patron Editore Bologna, 2016.

LEHNINGER (by Nelson and Cox). Principles of Biochemistry. Freeman and company, New York.

M. BUSINELLI. Chimica del Suolo. Morlacchi editore, Perugia, 2009.

P. SEQUI, C. CIAVATTA, T. MIANO. Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Editore, 2017.

K. TAN Principles of soil chemistry. CRC Press, Boca Raton, London, New York, 2010.

SLIDES in UNISTUDIUM "Chimica Agraria" SAA
Obiettivi formativi L’obiettivo principale dell’insegnamento è quello di far acquisire agli studenti le conoscenze di base riguardanti la Chimica Agraria, una disciplina che ha per oggetto sia il suolo che la pianta considerati come facenti parte di un sistema unitario, e che mira ad ottimizzare le caratteristiche dell'uno in funzione delle esigenze dell'altra.

Le principali conoscenze acquisite riguarderanno:
1. il contesto biologico e biochimico in cui si colloca ciascuna molecola, reazione o via metabolica.
2. il ruolo degli enzimi come catalizzatori delle reazioni negli organismi viventi.
3. gli aspetti chimici della fissazione fotosintetica del C nelle diverse specie di piante.
4. gli aspetti chimici dei principali processi anabolici e catabolici di carboidrati, lipidi e proteine.
5. il ruolo dell'ATP come fonte di energia per i processi metabolici
6. l'importanza delle reazioni accoppiate per lo svolgimento di processi endoergonici negli organismi viventi.
7. meccanismi di assimilazione dal suolo di elementi chimici necessari allo sviluppo e metabolismo della pianta.
8. il suolo come substrato per la crescita dei vegetali.
9. l'importanza dei colloidi quali fattori di fertilità.
10. il potere di ritenzione del suolo per gli elementi nutritivi.
11. la capacità del suolo di trattenere gli inquinanti evitando la contaminazione delle falde.
12. il controllo della risorsa suolo in campo agronomico ed ambientale.
13. le relazioni che intercorrono tra suolo e pianta.
14. l'importanza del pH del suolo nel condizionarne le caratteristiche nutrizionali.
15. l'importanza del potere tampone del suolo.

Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:

1.la capacità di effettuare bilanci energetici relativi ai vari processi metabolici.
2. la capacità di utilizzare apparecchiature di laboratorio.
3. la capacità di effettuare saggi di attività enzimatiche.
4. la capacità di interpretare i dati analitici ottenuti.
5. la capacità di operare autonomamente in laboratorio.
6. la capacità di individuare quali apparecchiature scientifiche sono indispensabili per una ricerca.
7. la capacità di individuare la procedura analitica più idonea per l'esecuzione di analisi biochimiche.
8. l’acquisizione delle metodiche per la determinazione delle proprietà chimiche del suolo.
9. l’acquisizione delle metodiche per la determinazione della fertilità del suolo.
10. l’acquisizione della capacità di interpretare i risultati delle analisi del suolo.
11. l’acquisizione della capacità di valutare nel suo complesso l'idoneità agronomica di un suolo.
12. l’acquisizione della capacità di valutare la vulnerabilità del suolo all'inquinamento.

Comportamenti (saper essere):

1. in grado di sviluppare quelle capacità di apprendimento che sono necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia e per intraprendere l'ingresso nel mondo del lavoro.
2. capaci di utilizzare il metodo scientifico di indagine, anche in relazione a problemi applicativi.
3. capaci e convincenti nell'esporre le proprie valutazioni professionali.
4. capaci di effettuare consulenze professionali inerenti la fertilità e la vulnerabilità del suolo agli inquinanti.
Prerequisiti Al fine di comprendere la Biochimica è necessario aver sostenuto l'esame di Chimica del primo anno. In particolare, agli studenti è richiesta la capacità di saper applicare i concetti base della chimica inorganica e di riconoscere i gruppi funzionali caratteristici delle molecole organiche, così da poter meglio comprendere le loro reazioni in un contesto cellulare.
Metodi didattici Il corso è organizzato in:
- lezioni frontali che tratteranno gli argomenti riportati nel programma;
- esercitazioni in aula che riguarderanno il calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo cellulare, nonché la stima dei bilanci energetici relativi al metabolismo di carboidrati e di lipidi;
- esercitazioni di laboratorio durante le quali sarà determinato in estratti vegetali il contenuto di pigmenti, di proteine nei vegetali e saggiata l’attività di alcuni enzimi.
Altre informazioni Prof.ssa Daniela Businelli Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, DSA3. Unità di Ricerca di Chimica Agraria. Ubicazione: Edificio nuovo, piano terra, a destra della porta d’ingresso.
Tel. 075/5856228 E-mail daniela.businelli@unipg.it Orario di ricevimento su appuntamento previo e-mail di richiesta. E’ possibile anche inviare domande e ricevere risposte per e-mail.

Calendario e orario delle lezioni: link al sito web del DSA3 http://dsa3.unipg.it/didattica/informazioni-per-studenti/

Appunti, slides delle lezioni ed informazioni sul corso sono disponibili nella piattaforma UNISTUDIUM.https://www.unistudium.unipg.it/unistudium/

Frequenza al corso: facoltativa, ma fortemente consigliata.
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede una prova finale della durata di circa 40 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunta dallo studente relativamente ai contenuti del programma. La discussione verterà su 3/4 argomenti dell'insegnamento tra i seguenti: bioenergetica, struttura delle proteine e catalisi, fotosintesi, metabolismo primario, ciclo dell'azoto nei vegetali, DNA ed RNA, biosintesi proteica.
Griglia di valutazione
18-21: conoscenza sufficiente degli argomenti di base del corso; comprensione sufficiente dei concetti.
22-24: conoscenza buona degli argomenti del corso; comprensione buona dei concetti.
25-27: conoscenza molto buona degli argomenti del corso; comprensione molto buona dei concetti
28-30: conoscenza ottima degli argomenti del corso; comprensione ottima dei concetti.
La prova d'esame consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione e di esposizione dello studente degli argomenti trattati. Infine, la prova consentirà di accertare le abilità dello studente nell'applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di casi pratici elaborando soluzioni in autonomia di giudizio.
Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità, visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso Bioenergetica e catalisi enzimatica. Elementi di termodinamica applicati alle reazioni biochimiche: concetti di entalpia, entropia ed energia libera, reazioni esoergoniche ed endoergoniche e loro accoppiamento. Concetto generale di metabolismo e natura dei flussi di energia nelle fasi cataboliche ed anaboliche. Meccanismo della catalisi enzimatica, struttura e caratteristiche degli enzimi, teoria di Michaelis-Menten e definizione dei parametri cinetici di un enzima. Inibizione e regolazione dell'attività enzimatica. Isoenzimi, zimogeni ed enzimi allosterici. Meccanismo d’azione e ruolo biochimico di: idrolasi, ossidoriduttasi, transferasi, liasi, isomerasi e ligasi.
La fotosintesi e la sintesi dei carboidrati: pigmenti fotosintetici e iI ruolo della luce e la reazione di Hill. I fotosistemi e il trasporto fotosintetico degli elettroni. Fotofosforilazione ciclica e non ciclica. Organicazione della CO2 e ciclo di Calvin. Fotorespirazione. Formazione di monosaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi.
Respirazione e metabolismo dei carboidrati: Glicolisi e processi fermentativi. La via del fosfogluconato. Gluconeogenesi. Ciclo dell’acido citrico e via del gliossilato. Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Resa energetica dei processi fermentativi e respiratorio.
Il metabolismo delle sostanze grasse: Natura e struttura chimica delle sostanze grasse. Biogenesi degli acidi grassi, dei gliceridi e relative richieste energetiche. Catabolismo degli acidi grassi e dei trigliceridi. Bilanci energetici del catabolismo di acidi grassi e gliceridi. Ruolo biochimico e metabolismo di fosfolipidi, sfingolipidi e steroli.
II metabolismo dei composti azotati: Cenni sul ciclo dell’azoto in natura. Aspetti biochimici della fissazione dell’azoto elementare, della riduzione dei nitrati e dell’organicazione dell’azoto ammoniacale. Formazione di amminoacidi e proteine. Catabolismo proteico: proteolisi, degradazione ossidativa degli amminoacidi e mineralizzazione dell’azoto.
Gli acidi nucleici: Struttura del DNA. Replicazione del DNA: azione delle DNA polimerasi e ruolo di elicasi, topoisomerasi, primasi e DNA-ligasi. Riparazione del DNA. Struttura e sintesi dei RNA, ruolo delle RNA polimerasi, trascrizione e modificazioni post-trascrizionali. Codice genetico e sua traduzione nella sintesi proteica.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile Obiettivi: 2 (Fame zero), 3 (Salute e benessere), 15 (la vita sulla terra)
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