Course Syllabus
Obiettivi
Conoscenze e capacità di comprensione: Farmaci, alimenti e nuovi materiali derivano spesso dal mondo vegetale. Conoscere la biodiversità e lʼevoluzione delle piante consente quindi di scoprire nuove molecole e fitocomplessi utili per diverse applicazioni. Il principale obiettivo del corso è fornire strumenti utili per conoscere l'evoluzione della biodiversità vegetale, l'adattamento all'ambiente e la competizione delle piante in ecosisitemi complessi. Il secondo obiettivo è quello di conoscere le potenzialità delle piante in termini di molecole bioattive (bioprospecting) che fungono da segnali e rappresentano una risorsa importante per diversi settori applicativi come la cosmesi, la nutraceutica, e il settore agroalimentare.
Conoscenze e capacità di comprensione applicate: il corso permetterà allo studente di conoscere i metodi di analisi della biodiversità e le strategie per eseguire indagini di 'bioprospecting'.
Autonomia di giudizio: Interpretare informazioni in merito alla diversità biologica per proporre strategie di tutela e valorizzazione delle piante anche in relazione al loro territorio di origine.
Capacità comunicative: il corso si propone di fornire allo studente le capacità per comunicare in modo efficace, appropriato e con linguaggio specifico, i concetti relativi alla biodiversità, alla conservazione delle piante e alla valorizzazione della ricchezza metabolica del mondo vegetale.
Capacità di apprendimento: al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati nel corso, anche interfacciandosi con esperti del settore o tramite la consultazione di siti web e/o testi di bibliografia specifica.
Contenuti sintetici
Il corso affronta lo studio della biodiversità vegetale partendo dall'analisi delle tappe evolutive che hanno permesso alle alghe di conquistare le terre emerse ed evolversi sino ad originare le attuali piante a fiore con particolare attenzione alle vie metaboliche che segnano le diverse tappe evolutive. L'approccio bioprospecting consentirà di guardare alla biodiversità anche con finalità pratica ovvero scoprire nuove molecole, geni, vie metaboliche ed fitocomplessi utili per applicazioni di tipo industriale.
Programma esteso
La biodiversità come risorsa di molecole e complessi bioattivi.
Lʼorigine delle vita, lʼevoluzione degli organismi e la ricchezza metabolica.
Lʼevoluzione delle piante dalle alghe alle terre emerse.
Le tappe critiche dellʼevoluzione e il ruolo dellʼambiente nella selezione della biodiversità metabolica vegetale.
I funghi. Cicli biologici e metabolismi peculiari. Esempi applicativi.
Le piante superiori: origine e diversificazione.
Le angiosperme e la loro evoluzione.
Evo-Devo e la biologia dello sviluppo degli organi vegetali.
I geni MADS.
La flora dʼItalia: origine e peculiarità.
Biomi e interventi di tutela della biodiversità.
Molecole bioattive come elementi di comunicazione vegetali con l'ecosistema.
Classificazione e diversificazione evolutiva delle molecole bioattive.
Il bioprospecting.
Approcci di studio delle molecole bioattive.
Metodi di estrazione, analisi, identificazione e quantificazione di composti bioattivi in matrici vegetali.
Le applicazioni delle molecole vegetali in prodotti commerciali: integratori alimentari, cosmetici, erbicidi, medicinali, droghe.
L'economia circolare.
Il concetto di "One Health" e il ruolo della fitochimica nel legame tra salute dell'ambiente e dell'uomo: esempi e casi di studio.
Prerequisiti
Botanica generale. Conoscenze di base della fisiologia vegetale e della botanica sistematica.
Il docente può fornire documentazione di supporto (slide, testi, colloqui) se richiesto.
Modalità didattica
Lezioni frontali. Il corso prevede inoltre visite presso parchi che si occupano in attività di conservazione e monitoraggio di specie vegetali, oltre che laboratori per esperienze pratiche e aziende produttrici di estratti e prodotti vegetali.
Materiale didattico
Le diapositive mostrate a lezione vengono fornite sulla piattaforma e-learning.
Articoli scientifici e testi di approfondimento saranno suggeriti nelle slide e dal docente.
Testi suggeriti:
Botanica farmaceutica. Maugini E., Maleci Bini L., Marrotti Lippi M. Piccin Editore
Introduzione alla biodiversità del mondo vegetale. di Fabrizio Grassi, Massimo Labra, Francesco Sala. Piccin Editore
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Lʼesame è scritto ed è diretto a valutare la conoscenza dello studente in merito alla biodiversità vegetale, alle vie metaboliche che caratterizzano le loro tappe evolutive e allo sfruttamento delle piante attraverso il bioprospecting.
Lʼesame consiste di 3 domande a risposta aperta. Le prima domanda è di carattere generale sugli argomenti del corso e mira a valutare il metodo di studio e il livello di approfondimento dello studente. La seconda domanda è rivolta a valutare la capacità dello studente di aver compreso le principali tappe evolutive delle piante. Particolare attenzione verrà riservata alla valutazione dell'interpretazione evolutiva delle vie metaboliche vegetali. L' ultima domanda è rivolta a valutare la capacità critica dello studente nell'analisi e risoluzione di temi relativi al bioprospecting sia dal punto di vista tecnico sia in chiave applicativa.
Un eventuale colloquio orale è possibile su richiesta dello studente.
Criteri di Valutazione: conoscenze scientifiche e tecniche in merito biodiversità vegetale e alla bioprospezione, capacità critica e di rielaborazione individuale, capacità di comunicazione e uso corretto del linguaggio tecnico.
Orario di ricevimento
Su appuntamento scrivendo a lorenzo.guzzetti@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
Knowledge and skills: Medicinal products, foods and new material are usually of plant origins. The knowledge of plant biodiversity and evolution allows the discover of new compounds and phytocomplexes useful for different applications. The first aim of the present course is to provide tools useful to deepen the topic of plant biodiversity, adaptation and competition in complex ecosystems. The second aim is to understand the potential of bioactive phytochemicals (bioprospecting) acting a signals in nature and representing at the same time a resource for different industries (e.g., cosmetics, food supplements, agri-food supply chain).
Knowledge and applied skills: The course will allow students to learn about biodiversity analysis methods, and practic strategies to perform bioprospecting type analyses.
Autonomy of judgement: To interpret information about biodiversity to propose strategies for the safeguard and valorization of plants also with regard to their original territory.
Communication skills: The couse is intended with the aim of providing students the skills to effectively communicate, in a proper and specific way, topics dealing with plant biodiversity, conservation and the valorization of the plant metabolic richness.
Learning skills: By the end of the course, the student will be required to autonomously disentagle the topics deepened within the course, including the possibility of actively interacting with experts in the sector or by consulting websites and/or specific bibliographic resources.
Contents
The present course concerns the study of plant biodiversity starting from the analysis of the evolutionary traits that allowed algae the colonization of land surfaces and their subsequent evolution up to the current flowering plants, by posing a particular focus on the metabolic pathways characterizing the different evolutionary phases. The bioprospecting approach will allow to interpret the biodiversity topics with a practical purpose, that is to identify new compounds, genes, metabolic pathways and phytocomplexes useful to several industrial applications.
Detailed program
The biodiversity as a source of bioactive compounds.
The origin of life, the evolution of organisms and the metabolic diversity.
The evolution of plants from algae to land surfaces.
The critical steps of plant evolutionary course and the role of the environment in the selection of plant metabolic diversity.
Fungi. Biological cycles and peculiar metabolisms. Examples of applications.
Higher plants: origin and diversification.
The angiosperms and their evolution.
Evo-Devo and the development biology of plant organs.
The Italian flora: origin and features.
Biomes and biodiversity safeguard interventions.
Bioactive compounds as agents of communtication for plants with the ecosystem.
Classification and evolutionary diversification of bioactive compounds.
Bioprospecting.
Approaches for the study of bioactive compounds.
Methods for the extraction, analysis, identification and quantification of bioative compounds in plant matrixes.
The application of phytochemicals in commercial products: food supplements, cosmetics, herbicides medicinal products, drugs.
Fundamentals of circular economy.
The "One Health" concept and the role of phytochemistry in the link between environmental and human health: examples and case-studies.
Prerequisites
Botany. Basic knowledge of Plant Physiology and Sistematic Botany.
The lecturer will provide for supportive documentations (slides, texts and interviews) if required.
Teaching form
Frontal lectures. Moreover, the course forecasts visits to parks involved in consevation activities of plant species, besides than laboratories for practical experiences and companies producing phyoextracts and herbal products.
Textbook and teaching resource
The slides shown along the course lessons will be provided on the e-learning platform.
Scientific papaers and textbooks willbe suggested in the slides and by the lecturer.
Semester
Second semester
Assessment method
The exam is written and is aimed at assessing the student's knowledge about plant biodiversity, the metabolic pathways characterizing plant evolutionary stages and the exploitation of plants through bioprospecting.
The exam consists of 3 questions. The first question is of a general nature on the topics of the course and aims to evaluate the study method and the student's level of detail. The second question is aimed at assessing the student's ability to understand the main plant evolutionary stages. Particular attention will be devoted to the evaluation of the interpretation of plant metabolic pathways from the evolutionary point of view. The last question is aimed at assessing the critical ability of the student in the analysis and resolution of issues related to bioprospecting both from the technical and applicative point of view.
It is possible to access to an oral part if required by the student.
Evaluation criteria: scientific and technical knowledge about plant biodiversity and bioprospecting, critical capacity and individual re-elaboration, communication skills and correct use of technical language.
Office hours
On appointment by writing to the following e-mail address: lorenzo.guzzetti@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
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Lorenzo Guzzetti
