Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento di Biochimica delle sostanze naturali mira a fornire conoscenze riguardo al metabolismo secondario delle piante, con particolare approfondimenti sulle applicazioni dei metaboliti secondari in campo farmacologico, nutraceutico e alimentare.
- Conoscenze e capacità di comprensione – l’insegnamento fornisce conoscenze approfondite riguardo ai meccanismi della biosintesi dei prodotti naturali e a come si deducono le vie metaboliche coinvolte.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito conoscenze scientifiche riguardo alle vie metaboliche delle piante e al loro ruolo nella salute umana e saranno in grado di comprendere il legame tra metaboliti secondari e applicazioni in campo farmacologico e nutrizionale.
- Autonomia di giudizio – le conoscenze acquisite durante daranno agli studenti le competenze per valutare le diverse categorie di metaboliti secondari come molecole bioattive da utilizzare come farmaci, nutraceutici ed alimenti.
- Abilità comunicative - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito la capacità di esporre oralmente con proprietà di linguaggio gli argomenti trattati.
- Capacità di apprendimento - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito la capacità di leggere in modo critico e discutere la letteratura scientifica pertinente agli argomenti trattati e ad argomenti affini.
Contenuti sintetici
Distribuzione e caratterizzazione delle sostanze naturali nelle piante. Siti di sintesi e accumulo. Ruolo dei metaboliti secondari nei meccanismi di difesa delle piante. Biosintesi dei composti fenolici semplici e complessi. Biosintesi dei terpenoidi, dai monoterpeni ai politerpeni. Alcaloidi, glucosidi cianogenici e glucosinolati. Applicazioni dei metaboliti secondari in campo farmacologico e nutrizionale.
Programma esteso
L’insegnamento di Biochimica delle sostanze naturali si pone come obiettivo principale l’acquisizione dei processi che regolano la biosintesi dei principali metaboliti secondari di origine vegetale di interesse farmacologico e nutraceutico, considerando anche il loro ruolo nei meccanismi di difesa delle piante. Parte introduttiva: ripasso delle reazioni coinvolte nelle principali vie metaboliche e delle classi principali di metaboliti primari (lipidi, carboidrati, acidi nucleici e proteine). Schema generale del metabolismo vegetale. Principali vie metaboliche coinvolte nella sintesi dei metaboliti secondari e classificazione. Terpeni, pathway biosintetico e ruolo biologico. Steroidi vegetali e caratteristiche strutturali. Le vie biochimiche che portano alla sintesi dei composti fenolici. I flavonoidi (flavonoli, isoflavoni, flavani, flavoni, flavononi) e i fenilpropanoidi. Il resveratrolo: stilbene polifenolico ad attività antiossidante. Alcaloidi, glucosidi cianogenici e glucosinolati: pathway biosintetico, elementi strutturali, classificazione e proprietà biologiche. Gli organismi autotrofi acquatici: fonti di molecole bioattive ad alto valore aggiunto. Durante il corso verrà dato ampio spazio alla discussione di pubblicazioni scientifiche che identificano alcuni dei metaboliti descritti come molecole bioattive da utilizzare come farmaci, nutraceutici ed alimenti. Particolare rilievo verrà dato ai pathway biologici coinvolti. Compatibilmente con la disponibilità di accesso, alcune lezioni potranno essere svolte presso il Vivaio Bicocca. Gli argomenti del presente insegnamento sono strettamente consessi con la tematica della transizione ecologica e con il “Laboratorio one health: dall’ambiente alla salute” del secondo semestre del corso di Laurea di Biologia in cui i composti bioattivi, estratti da matrici biologiche, verranno testati su specifici sistemi cellulari.
Prerequisiti
Lo studente che accede a questo insegnamento deve essere in possesso di una buona preparazione riguardante le principali classi di sostanze organiche naturali trattate nei corsi di base di chimica organica e biochimica.
Modalità didattica
Lezioni frontali con presentazioni powerpoint; lezioni partecipate e didattica interattiva.
Materiale didattico
Testi consigliati:
Paul M. Dewick “Chimica, biosintesi e attività delle sostanze naturali” Piccin
Articoli scientifici in pdf.
Sulla piattaforma Moodle saranno caricate le diapositive delle lezioni.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Il profitto verrà valutato mediante una prova orale, in cui mediante 3-4 domande verrà valutata la capacità dello studente di collegare i diversi argomenti in modo critico. Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Su appuntamento mediante email (paola.coccetti@unimib.it).
Sustainable Development Goals
Aims
The teaching of Biochemistry of natural substances aims to provide knowledge about the secondary metabolism of plants, with particular insights into the applications of secondary metabolites in the pharmacological, nutraceutical and food fields.
1.Knowledge and understanding - the course provides in-depth knowledge about the mechanisms of the biosynthesis of natural products and the metabolic pathways involved.
2. Ability to apply knowledge and understanding - by the end of the course students will have acquired scientific knowledge about the metabolic pathways of plants and their role in human health and will be able to understand the link between secondary metabolites and applications in the pharmacological and nutritional fields.
3. Judgment autonomy - the knowledge acquired during the course will give students the skills to evaluate the different categories of secondary metabolites as bioactive molecules to be used as drugs, nutraceuticals and foods.
4. Communication skills - at the end of the course, students will have acquired the ability to present the topics covered orally with properties of language.
5. Learning skills – at the end of the course, students will have acquired the ability to critically read and discuss the scientific literature relevant to the topics.
Contents
Distribution and characterization of natural substances in plants. Synthesis and accumulation sites. Role of secondary metabolites in plant defense mechanisms. Biosynthesis of simple and complex phenolic compounds. Biosynthesis of terpenoids, from monoterpenes to polyterpenes. Alkaloids, cyanogenic glucosides and glucosinolates. Pharmacological and nutritional applications of secondary metabolites.
Detailed program
The course of Biochemistry of natural substances has as its main objective the acquisition of the processes that regulate the biosynthesis of the main secondary metabolites from plants of pharmacological and nutraceutical interest, also considering their role in the defense mechanisms of plants. In the first part the reactions involved in the main metabolic pathways and the main classes of primary metabolites (lipids, carbohydrates, nucleic acids and proteins) will be treated. General scheme of plant metabolism. Main metabolic pathways involved in the synthesis of secondary metabolites and classification. Terpenes, biosynthetic pathway and biological role. Plant steroids and structural characteristics. The biochemical pathways that lead to the synthesis of phenolic compounds. Flavonoids (flavonols, isoflavones, flavans, flavones, flavonones) and phenylpropanoids. Resveratrol: a polyphenolic stilbene with antioxidant activity. Alkaloids, cyanogenic glucosides and glucosinolates: biosynthetic pathways, structural elements, classification and biological properties. Aquatic autotrophic organisms: sources of bioactive molecules with high added value. During the course, scientific publications will be discussed in order to identify some of the metabolites described as bioactive molecules to be used as drugs, nutraceuticals and foods. Particular emphasis will be given to the biological pathways involved. Compatibly with the availability of access, some lessons may be held at the Vivaio Bicocca. The topics of this course are strictly connected with the theme of ecological transition and with the "One health laboratory: from the environment to health" of the second semester of the Biology degree course in which bioactive compounds, extracted from biological matrices, will be tested in specific cellular systems.
Prerequisites
The student who attend the course must have a good knowledge on the main classes of natural organic substances treated in the basic courses of organic chemistry and biochemistry.
Teaching form
Frontal lessons with powerpoint presentations; participated lessons and interactive teaching.
Textbook and teaching resource
Recommended texts:
Paul M. Dewick “Chemistry, biosynthesis and activity of natural substances” Piccin
Scientific articles in pdf.
The slides of the lessons will be uploaded to the Moodle platform.
Semester
First semester.
Assessment method
Profit will be assessed through an oral exam, in which the student's ability to connect the different topics in a critical way will be assessed through 3-4 questions. There are no ongoing tests.
Office hours
By appointment writing to the teacher (paola.coccetti@unimib.it)