Il corso si prefigge di chiarire i processi che fanno delle piante i produttori primari indispensabili per la nutrizione animale e umana. Verrà inoltre trattata la produzione di molecole utili per la salute dell'uomo anche alla luce delle opportunità offerte dall'ingegneria genetica e dalle biotecnologie.

This course provides students with an understanding of the plant physiological processes involved in the production of substances essential to human nutrition. 

Concetto di autotrofia ed eterotrofia. Differenze nelle esigenze nutrizionali di piante e animali. Funzioni dei diversi nutrienti contenuti negli alimenti. Valore energetico e nutrizionale delle piante.

Struttura morfologica e anatomica della pianta. La cellula vegetale. Caratteristiche e funzioni dei diversi tessuti. Distinzione delle Angiosperme in monocotiledoni e dicotiledoni. Il frutto. Principali tipi di frutti.

Principi nutritivi inorganici. Ossigeno. Acqua. Elementi minerali. Biodisponibilità dei minerali. Nutrizione minerale della pianta. Macro- e microelementi essenziali. Assorbimento radicale. Ruolo delle rizodeposizioni. Micorrize. Simbiosi con batteri azoto fissatori.

Principi nutritivi organici. Carboidrati quale fonte principale di energia negli animali e nell'uomo. Zuccheri semplici. Zuccheri complessi. Fissazione fotosintetica della CO2. Struttura dei cloroplasti. Fotosistemi. Trasferimento degli elettroni alla luce. Riduzione del NADP+ e sintesi di ATP. Ciclo di Calvin. Attività ossigenasica della Rubisco. Metabolismo C4 e CAM. Esempi di piante alimentari CAM (Opuntia ficus indica, Ananas comosum, Vanilla planifolia). Sintesi del saccarosio. Piante saccarifere, in particolare descrizione botanica e utilizzo della canna da zucchero e della barbabietola. Trasporto dei fotosintati nella pianta. Biosintesi dell'amido. Piante feculifere e loro utilizzo (descrizione botanica di: patata, batata, cassava). Il seme grande accumulatore di sostanze di riserva. Cereali origine, caratteristiche generali e utilizzo. Descrizione botanica di frumento, mais e riso. Pseudocereali: quinoa e grano saraceno. Mobilizzazione dell'amido nel seme. Degradazione dell'amido. Fruttani: sintesi distribuzione e utilizzo. Polisaccaridi della parete cellulare. Biosintesi della cellulosa. Fibra alimentare.

Lipidi e loro funzioni. Fabbisogno lipidico nell'uomo. Usi alimentari e non alimentari degli acidi grassi vegetali. Descrizione botanica di olivo, girasole e colza. Sintesi degli acidi grassi. Acidi grassi essenziali. Funzioni dei lipidi nella pianta. Accumulo dei trigliceridi nei corpi lipidici e loro utilizzo durante la germinazione del seme.

Proteine. Organizzazione strutturale delle proteine. Amminoacidi essenziali. Valore biologico delle proteine. Contenuto in amminoacidi essenziali degli alimenti vegetali. Esempi di proteine strutturali (proteine di parete), metaboliche (proteasi, fitasi, proteine di difesa) e di riserva delle piante. Corpi proteici. Cellule di aleurone. Importanza delle Leguminose come fonte di proteine. Descrizione botanica di fagiolo e soia.

Piante come fonte di vitamine. Vitamine idrosolubili e liposolubili. Colture arricchite in vitamine con l'ingegneria genetica (Golden rice).

Metaboliti secondari e loro principali ruoli nella pianta. Principali metaboliti secondari utili all'uomo. Piante nervine (caffè, tè, cacao): descrizione botanica, utilizzo e relativi alcaloidi).

Colture di cellule e tessuti.

Modificazioni genetiche di piante coltivate (OGM di prima, seconda e terza generazione).

Autotrophy and eterotrophy. Differences between plants and animals nutritional needs. Functions of the different nutrients contained in food. High-energy and nutritional value of plants.

Plant morphology and anatomy. The plant cell. Plant tissues. Monocotyledons and dicotyledons. The fruit.

Inorganic nutritional elements. Oxygen. Water. Essential mineral nutrients for human beings. Bio-availability of mineral elements. Mineral nutrition of plants. Root absorption. Rhizosphere and root exudates. Association of mycorrhizal fungi with the root system. Symbiotic N2 fixation in legumes.

Organic nutritional elements. Carbohydrates: the main energy source for animals and human beings. Simple sugars. Polysaccharides. Photosynthesis. Structure of chloroplast. Photosynthetic pigments. Structure of photosynthetic apparatus. Mechanisms of electron and proton transport. NADP+ reduction and ATP synthesis. The Calvin Cycle. Biosynthesis and activity of Rubisco. The photorespiratory carbon oxidation cycle. The C4 carbon cycle. Crassulacean Acid Metabolism (CAM). Examples of CAM alimentary plants: Opuntia ficus indica, Ananas comosum, Vanilla planifolia. Synthesis of sucrose. Translocation in the phloem. Sources and sinks. Phloem loading. The pressure-flow model. Sacchariferous plants. Geographical distribution, botanical description and use of sugar cane and sugar beet. Synthesis of starch. Botanical description and use of potato, batata, and cassava. Origin and general characteristics of grain. Botanical description and use of wheat, rice, and corn. Pseudo-cereals: Fagopyrum esculentum and Chenopodium. Starch reserve mobilization in the seed. Biosynthesis, distribution and use of fructans. Cell wall polysaccharides. Biosynthesis of cellulose. Dietary fibre.

Lipids. Lipid requirement in human beings. Different uses of plant fatty acids. Botanical description and use of olive, sunflower, and rape. Biosynthesis of fatty acids. Roles of lipids in plants. Origin of lipidic bodies. Conversion of lipid to sugar in germinating oil seeds.

Proteins: structure and functions in living organisms. Essential amino acids. Protein biological value. Cell wall proteins, proteases, phytase, and defence and reserve proteins in plants. Proteinous bodies in aleurone cells. Botanical description and use of bean and soy bean.

Water-soluble and liposolubile vitamins. Enhancement of vitamin content by means of genetic engineering (The Golden rice project).

Main roles of secondary products in plants and their use for human health. Botanical description and use of nervine plants (Coffea arabica, Camelia sinesi and Theobroma cacao).

Plant cell, tissue and organ cultures.

Genetically Modified Plants for agricoltural and medical purposes. 

Si farà riferimento ai risultati previsti dai descrittori di Dublino.

The Dublin's Descriptors will be the teaching goal.

Seminari.

Seminars

Modalità didattiche

Lezioni frontali.

The course will be taught by lectures. 

Testi di studio

Taiz L. - Zeiger E.: Fisiologia Vegetale. Piccin Nuova Libraria

Rinallo C.: Botanica delle Piante Alimentari. Piccin Nuova Libraria

Biotecnologie alimentari. Piccin Nuova Libraria (Capitoli 16, 17, 20) 

Modalità di
accertamento

Colloquio orale. L'esame si articola su una serie di tre-quattro domande che richiedono la discussione dell'argomento proposto e collegamenti con altri. 

At the end of the course, there will be an oral exam. Students are expected to answer a few questions (three or four), and be able to connect different topics together.   

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Testi di studio

Oltre ai Testi di studio si consiglia di consultare/Further readings:

Mauseth J.D.: Botanica. Parte generale. Idelson Gnocchi.

Basso F.: Piante Alimentari. Cereali e proteaginose. Aspetti bioagronomici, qualitativi e nutrizionali. Pitagora Editrice Bologna.

Pasqua G.: Biologia Cellulare e Biotecnologie Vegetali. Piccin Nuova Libraria

Eventuali articoli forniti dal docente.

Modalità di
accertamento

Colloquio orale. L'esame si articola su una serie di tre-quattro domande che richiedono la discussione dell'argomento proposto e collegamenti con altri. 

Oral exam. Students are expected to answer a few questions (three or four), and be able to connect different topics together. 

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

L'esame e la bibliografia potranno essere in lingua inglese* su richiesta dello studente. The student can request to sit the final exam in English with an alternative bibliography.