Chimica delle Fermentazioni e Bioenergetica

Docenti: 
DOSSENA Arnaldo
Crediti: 
3
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
DOSSENA Arnaldo
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI (CHIM/11)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Anno di corso: 
2
Lingua di insegnamento: 

italiano

Obiettivi formativi

C o n o s c e n z e:
Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio dei meccanismi termodinamici e biochimici di funzionamento degli organismi viventi e dei meccanismi alla base dei processi fermentativi ed enzimatici. In particolare evidenzierà le strategie sintetiche che producono combustibile metabolico negli organismi viventi. Sarà, inoltre, discusso l’utilizzo di microorganismi o di enzimi per la produzione di composti che ricoprono un ruolo funzionale negli alimenti.
Capacità di comprensione:
viene curata l'acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, viene stimolata la capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare, vengono sottolineati i collegamenti tra le diverse parti del corso e come queste contribuiscano alla comprensione globale del sistema.
Applicazione delle conoscenze:
il corso fornisce gli strumenti per interpretare in modo razionale le principali vie biologiche che portano alla produzione dei composti ad alto contenuto energetico fondamentali per le biogenesi secondarie. Verrà approfondito il ruolo di microorganismi ed enzimi nella produzione di molecole bioattive
Stimola, inoltre, nello studente la comprensione di eventi che precedentemente erano stati affrontati solo in maniera fenomenologica.

Prerequisiti

Conoscenze di Chimica Organica e Biochimica

Contenuti dell'insegnamento

Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio della Chimica delle Fermentazioni e della Bioenergetica degli organismi viventi.
A tale proposito, nella prima parte del corso vengono presi in considerazione cenni di chimica prebiotica e di omochiralità biologica. Si affronta, poi, l'argomento relativo alle possibili ipotesi di nascita della vita sulla terra. Successivamente sono approfonditi i meccanismi di produzione di energia degli organismi eterotrofi (sia di tipo procariotico che di tipo eukariotico) e di quelli autotrofi (fotofosforilazione ciclica e non ciclica). Nella seconda parte del corso si tratteranno: 1) concetti sulla generazione e sui meccanismi chimici alla base dei processi fermentativi; 2) applicazioni enzimatiche nell’industria Agroalimentare; 3) concetti di bioeconomia circolare.
Per meglio comprendere i processi descritti e per inserirli in un contesto applicativo, vengono trattati e discussi con gli studenti esempi pratici dove tali concetti sono applicati.

Programma esteso

Energia, lavoro, ordine; conservazione dell'energia e leggi della termodinamica; flussi di energia in natura e nei sistemi non all'equilibrio; Chimica prebiotica, omochiralità biologica, prokarioti ed eukarioti.
Catabolismo. Reazioni Redox nei processi di Glicolisi, ciclo di Krebs e Respirazione Mitocondriale. Catene di trasporto di elettroni in discesa nei sistemi biologici. Fotofosforilazione ciclica e non ciclica e
trasporto di elettroni in salita. Meccanismi chimici dei processi fermentativi, enzimi e coenzimi; ruolo di enzimi e coenzimi nella catalisi biologica;

Bibliografia

D.N. Nicholls, S.J.Ferguson, Bioenergetics 3,Academic Press, London
D.N. Nicholls, S.J.Ferguson, Bioenergetics 4, Academic Press, London

Metodi didattici

Il corso si svolge in 21 ore di lezioni. Durante le lezioni, gli studenti sono guidati alla
comprensione dei concetti di base della produzione di energia degli organismi viventi (Bioenergetica) ed alla conoscenza dei processi fermentativi ed enzimatici di interesse per il settore agroalimentare. Durante ogni serie di argomenti, e alla fine, vengono discussi esempi pratici relativi agli argomenti trattati, che vengono poi discussi allo scopo di consentire allo studente di valutare il loro livello di comprensione della materia. La partecipazione degli studenti è stimolata a razionalizzare le logiche che gli organismi viventi usano per produrre combustibili metabolici e molecole bioattive.

Modalità verifica apprendimento

Durante lo svolgimento del corso sono programmate sessioni di verifica del
grado di comprensione dei concetti che vengono trattati e la loro capacità di
assimilarli. In particolare viene valutato come e se sono in grado di percepire
il concetto ponendo loro quesiti specifici che sollecitano la loro
partecipazione alla definizione del l’argomento in trattazione (verifica della
capacità di comprendere).

Altre informazioni

Il materiale didattico è fornito agli studenti all’inizio del corso. Il docente si
intrattiene con gli studenti per chiarimenti e discussioni al termine della
lezione ed è disponibile a fornire ulteriori chiarimenti, previo appuntamento.