Il corso ha l’obiettivo di fornire le nozioni fondamentali riguardanti la biosintesi e l’accumulo dei metaboliti secondari nelle specie vegetali, nonché la loro classificazione, il loro ruolo nelle piante, ed il loro utilizzo come indicatori chemotassonomici. Particolare attenzione sarà dedicata alle tecniche di estrazione di metaboliti secondari da diverse matrici vegetali; verranno forniti esempi pratici di studi già eseguiti. Il corso comprenderà anche cenni alle tecniche analitiche attualmente in uso per la determinazione qualitativa e quantitativa di metaboliti secondari in matrici vegetali.
Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente le conoscenze di base riguardanti le biotecnologie farmaceutiche applicate agli organismi vegetali. Particolare attenzione sarà dedicata alle piante medicinali ed aromatiche, alla produzione di composti bioattivi di interesse farmaceutico e alla conoscenza dei principali processi biotecnologici innovativi per la produzione di piante medicinali transgeniche, coprendo temi che vanno dalla chimica dei metaboliti secondari in vitro, al loro isolamento e caratterizzazione, alla biologia molecolare, all’ingegneria genetica.
lezioni frontali
Il corso si svolgerà attraverso lezioni frontali ed esercitazioni in aula.
conoscenze base di chimica generale -chimica organica
La trasversalità di saperi che caratterizzano la disciplina richiede ampie conoscenze di base di chimica generale inorganica, chimica organica, botanica farmaceutica, biologia vegetale, biochimica vegetale, microbiologia vegetale.
la frequenza alle lezioni di Fitochimica è altamente consigliata.
Numero di ore di lezioni frontali: 36. Numero di ore di esercitazione in aula: 12 - Frequenza obbligatoria (almeno il 70% delle ore totali). La frequenza in aula è obbligatoria, con un percentuale di assenze che non deve superare il 30% delle ore complessive. E’ fortemente consigliato non fare assenze, tranne in casi inevitabili. Durante il corso il docente provvederà ad indicare libri di testo e siti internet di maggiore interesse utilizzabili dallo studente per consultare contenuti e materiale illustrativo utilizzato in aula e/o per autoapprendimento ed autovalutazione.
metaboliti primari e secondari
ruolo dei metaboliti secondari nelle specie vegetali
fattori che influenzano il contenuto di metaboliti secondari in una specie vegetale
I cicli metabolici secondari: la via dell’acetato, la via del mevalonato, la via dello shikimato
Approfondimenti sui cicli metabolici:
-caroteni, carotenoidi e apocarotenoidi: il corredo metabolico dello zafferano
-fenoli semplici e polifenoli: le diverse sottoclassi, dai fenilpropanoidi agli antociani
-terpeni e terpenoidi: olii essenziali
-alcaloidi
Come approcciarsi ad una matrice vegetale, tecniche estrattive per metaboliti volatili e non volatili: estrazione semplice, estrazione a cascata, idrodistillazione, distillazione in corrente di vapore, cenni sulle estrazioni non convenzionali
Tecniche analitiche attualmente in uso per la determinazione di metaboliti volatili e non volatili in specie vegetali (cenni); chemotassonomia (cenni ed esempi)
Casi studio discussi in aula
Durante il corso lo studente parteciperà a lezioni frontali. Durante le lezioni saranno illustrati gli aspetti teorici relativi alle colture di tessuti vegetali, di antere e di sospensioni cellulari, alle tecniche di propagazione, micropropagazione, organogenesi, embriogenesi e di isolamento e fusione di protoplasti e trasformazione genetica di una pianta attraverso metodi di ingegneria genetica. Il programma del corso (6 CFU totali) è così suddiviso:
Modulo I – 1CFU
Modulo II –5CFU
Cicli metabolici e classificazione dei metaboliti secondari: Alessandro Bruni, Biologia Farmaceutica, Edizioni Pearson, Capitolo 7 (pagg. 127-171); per approfondire Paul M. Dewick, Chimica biosintesi e bioattività delle sostanze naturali, Casa Editrice Piccin
Tecniche estrattive e cenni su tecniche analitiche applicate allo studio di matrici vegetali: Marco D’ischia, La Chimica organica in laboratorio, Casa Editrice Piccin:
Capitolo 2.5 (pag. 98-105); Capitolo 3.1 (pag. 111-120); Capitolo 3.2 (pag. 121-132); Capitolo 3.7 (pag. 152-163); capitolo 3.8 (pag. 164-182); Capitolo 4 (pag. 197-199); Capitolo 4.3 (pag. 219-238); Capitolo 6.2 (pag. 384-395); Capitolo 8.4 (pag. 639-653).
Approfondimenti: dispense del docente e appunti di lezione.
TESTI DI RIFERIMENTO:
TESTI DA CONSULTARE:
Slides delle lezioni e appunti che saranno disponibili su STUDIUM per l'anno accademico i corso.
BIOTECNOLOGIE FARMACEUTICHE APPLICATE ALLE PIANTE OFFICINALI | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | • INTRODUZIONE ALLE BIOTECNOLOGIE VEGETALI. Definizione, storia, evoluzione. | Slides delle lezioni |
2 | • LA COLTURA DEI TESSUTI VEGETALI IN VITRO. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia. |
3 | • TECNICHE DI STERILIZZAZIONE E INDESSAGGIO. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia. |
4 | • SCELTA DELL’ESPIANTO. | Slides delle lezioni |
5 | • TECNICHE DI PROPAGAZIONE E MICROPROPAGAZIONE. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia. |
6 | • COLTURA DI SOSPENSIONI CELLULARI. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia. |
7 | • PRODUZIONE DI METABOLITI SECONDARI IN VITRO. | 1) Slides delle lezioni; 2) Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands. |
8 | • ISOLAMENTO E COLTURA DI PROTOPLASTI. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia; 3) Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands. |
9 | • FUSIONE DI PROTOPLASTI. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia; 3) Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands. |
10 | • TECNICHE DI INGEGNERIA GENETICA. | 1) Slides delle lezioni; 2) Glick B.R., Pastrernak J.J “Biotecnologia Molecolare - Principi e Applicazioni del DNA Ricombinante” 2003, Zanichelli. |
11 | • OGM E NORMATIVA EUROPEA E NAZIONALE VIGENTE IN MATERIA DI OGM. | Slides delle lezioni |
12 | • CONSERVAZIONE DEL GERMOPLASMA E CRIOCONSERVAZIONE. | 1) Slides delle lezioni; 2) Gianluigi Bacchetta, Piero Belletti, Salvatore Brullo, Luisa Cagelli, Valentina Carasso, Josè, Luis Casas, Claudio Cervelli, M. Carmen Escribà, Giuseppe Fenu, Fabio Gorian, Jaime Güemes1, Efisio Mattana, Massimo Nepi, Ettore Pa |
13 | • ORGANOGENESI. | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia; 3) Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands. |
14 | • EMBRIOGENESI | 1) Slides delle lezioni; 2) • Trigiano R.N., Gray D.J. “La Coltura dei Tessuti Vegetali” Edagricole, Bologna, Italia; 3) Chawla H.S. “Introduction to plant biotechnology”, Springer, Netherlands. |
PROVA D’ESAME:
L’esame consiste in due prove in itinere contenenti ciascuna una domanda aperta. Infine gli studenti effettueranno una presentazione orale su un argomento approfondito e concordato durante l’anno.
In alternativa per chi non desidera sostenere le prove in itinere, l’esame consiste in un compito scritto contenente tre domande aperte. La durata della prova è di due ore. Per sostenere l'esame è obbligatorio prenotarsi tramite l'apposito portale dello studente prima del singolo appello.
Le date degli appelli sono riportate nel calendario d’esame pubblicato sul seguente sito web: http://www.dsf.unict.it/sites/default/files/calendario_esami/ORARIO%20CDL%20SFA%20%202015-16.pdf
La valutazione avrà l’obiettivo di accertare l’acquisizione da parte dello studente delle conoscenze relative ai principali processi biotecnologici per la produzione di piante officinali transgeniche e di metaboliti secondari di interesse farmaceutico, insieme alle tecniche più importanti di conservazione del germoplasma per la tutela della biodiversità di una data specie.
Su richiesta dello studente (via e-mail e in data precedente al giorno dell’esame) è possibile sostenere l’esame in forma orale in alternativa al test scritto.
1) Parlare dei terreni di coltura
2) Parlare delle tecniche di sterilizzazione e di indessaggio
3) Parlare dei fitoregolatori di crescita
4) Parlare della coltura di sospensioni cellulari
5) Parlare della produzione di metaboliti secondari
6) Parlare dell'isolamento e fusione di protoplasti
7) Parlare delle techiche di ingengneria genetica OGM e PGM