Non sono previste propedeuticità, tuttavia sono richieste conoscenze approfondite sugli aspetti strutturali, biochimici e funzionali della cellula vegetale.

Nel corso di insegnamento sono esaminati gli aspetti che fanno riferimento all'utilizzo biotecnologico dell'amido, delle proteine di riserva, delle fibre alimentari, dei carotenoidi, dei flavonoidi e dei polifenoli presenti in cereali, frutta e verdura di importanza agronomica. Nel corso si affrontano gli argomenti: uso di piante come fattorie molecolari per la produzione di molecole di interesse agroalimentare, farmaceutico e cosmetico, biofortificazione, modificazione di specifiche vie metaboliche.

Il corso intende fornire allo studente informazioni sulla possibilità di utilizzare specifiche tecnologie per affrontare e risolvere problemi correlati al miglioramento delle produzioni alimentari. Sono trattate le innovative tecnologie estrattive di molecole vegetali bioattive e sono presi in considerazione alcuni aspetti relativi alla salute umana.

I principali obiettivi formativi sono pertanto:

Conoscenze e comprensione

• Padroneggiare le tecniche di trasformazione genetica e ingegneria vegetale: Comprendere nel dettaglio i vettori e i metodi di trasferimento genico (Agrobacterium tumefaciens, biolistica) per l'ottenimento di piante transgeniche con resistenza a stress biotici (insetti, patogeni) ed abiotici (diserbanti, stress ambientali).
• Comprendere il metabolismo vegetale e la compartimentazione cellulare: Conoscere la biosintesi, il turnover e l'organizzazione sopramolecolare di metaboliti primari e secondari (amido, carotenoidi, apocarotenoidi, antocianine, flavonoidi, vitamine e folati), approfondendo la funzione di organelli quali amiloplasti e cromoplasti operanti come fattorie molecolari.
• Comprendere i principi di ingegneria metabolica e biofortificazione: Comprendere le strategie biotecnologiche per l'arricchimento nutrizionale delle colture (biofortificazione da folati e zinco nei cereali) e l'impiego dei semi come bioreattori per la produzione di proteine ricombinanti e per la rizosecrezione.
• Analizzare le tecnologie enzimatiche e le modificazioni macromolecolari: Conoscere il ruolo target delle glicosiltransferasi, l'uso degli enzimi nei processi alimentari e le modificazioni biotecnologiche dei polisaccaridi di parete (pectine, emicellulose, cellulosa).
• Conoscere le filiere alimentari, le tecnologie estrattive e l'economia circolare: Analizzare le filiere dei cereali e del pomodoro, le proprietà dell'amido resistente, i metodi estrattivi innovativi (come la CO₂ supercritica) e le strategie per il recupero di molecole ad alto valore nutrizionale dagli scarti alimentari.
• Comprendere il legame tra piante, metaboliti e salute umana: Conoscere il potenziale applicativo dei composti naturali d'origine vegetale nella prevenzione di patologie complesse (es. prevenzione del cancro).

Capacità di applicare conoscenze e comprensione

• Progettare strategie di ingegneria metabolica e biofortificazione: Applicare le conoscenze di biosintesi e trasformazione genica per progettare colture vegetali con migliorata qualità nutrizionale (vitamine, folati, zinco) o maggiore tolleranza agli stress.
• Ottimizzare i processi alimentari e le proprietà tecnologiche: Impiegare tecnologie enzimatiche e modificazioni dell'amido e dei polisaccaridi parietali per migliorare la resa, la stabilità e la qualità del prodotto finito e nelle filiere di trasformazione (es. produzione di bevande e derivati dei cereali).
• Sviluppare processi estrattivi e di riciclo sostenibile: Selezionare e applicare tecniche estrattive avanzate (estrazione con CO₂ supercritica) e preparazioni di matrici vegetali per il recupero sostenibile di biomolecole ad alto valore aggiunto da scarti della filiera agroalimentare.

Autonomia di giudizio

• Valutare criticamente dati e protocolli biotecnologici: Interpretare con rigore scientifico dati analitici, biochimici e sperimentali relativi all'ingegneria metabolica, alla caratterizzazione delle matrici vegetali e alle tecnologie di trasformazione.
• Valutare l'impatto e la sostenibilità delle biotecnologie vegetali: Formulare giudizi autonomi sulla fattibilità tecnica, sulla sostenibilità ambientale (economia circolare e recupero scarti), sulla sicurezza d'uso e sul valore salutistico/nutrizionale di cibi funzionali e piante geneticamente modificate.

Abilità comunicative

• Utilizzare un linguaggio specialistico rigoroso: Esporre con chiarezza e accuratezza terminologica concetti complessi relativi a ingegneria metabolica, fattorie molecolari, processi di biofortificazione e biotecnologie alimentari.
• Divulgare tematiche d'attualità scientifica: Trasmettere in modo efficace e accessibile, sia a specialisti che al pubblico generale, i benefici e le implicazioni delle biotecnologie agro-alimentari (OGM, cibi funzionali, molecole naturali per la salute).
• Collaborare in contesti multidisciplinari: Dimostrare capacità di lavoro in gruppo per la risoluzione di problemi complessi lungo la filiera agroalimentare.

Capacità di apprendimento

• Aggiornamento continuo e autonomia di ricerca: Sviluppare un metodo di studio autonomo capace di integrare letteratura scientifica internazionale, banche dati biologiche/genomiche e tecnologie dell'informazione per restare aggiornati sull'evoluzione delle biotecnologie applicate alle piante e all'industria alimentare.

L’insegnamento si svolge in modalità tradizionale, per un totale di 6 CFU di lezioni frontali. Le lezioni si tengono settimanalmente in aula e sono supportate dalla proiezione di presentazioni PowerPoint, dall’utilizzo di materiale audio-video e della lavagna tradizionale per la spiegazione e la discussione dei contenuti.

Il docente mette a disposizione schemi, immagini e materiali di approfondimento su specifici argomenti, per favorire la comprensione e l’apprendimento progressivo dei concetti trattati. Durante le lezioni, il docente stimola la partecipazione attiva degli studenti mediante domande, esempi pratici e momenti di confronto, con l’obiettivo di verificarne il livello di preparazione, sollecitare la curiosità scientifica e incoraggiare richieste di approfondimento.

In alcune parti del corso viene adottato un approccio ispirato alla flipped classroom: gli studenti, singolarmente o in piccoli gruppi, preparano delle brevi lezioni o presentazioni su argomenti concordati con il docente, che vengono poi esposte e discusse in aula.
Per la preparazione delle lezioni, gli studenti utilizzano materiali didattici forniti dal docente (articoli scientifici, capitoli di libri, risorse bibliografiche e multimediali), integrandoli con eventuali fonti aggiuntive individuate autonomamente.

Questa modalità favorisce un apprendimento attivo e partecipativo, sviluppa capacità critiche, comunicative e di sintesi, e contribuisce a rendere lo studente protagonista del proprio percorso formativo.

La verifica dell'apprendimento avviene esclusivamente attraverso il superamento di una prova orale con votazione finale in trentesimi ed eventualmente lode. Allo studente vengono proposti 3 o 4 quesiti relativamente ai contenuti del programma. Lo studente può concentrarsi brevemente, anche elaborando dei fondamentali punti per iscritto, prima di fornire la risposta orale. I parametri di valutazione sono, oltre alla correttezza delle nozioni esposte, la capacità di esporle con una sequenza logica per punti consequenziali, utilizzando una corretta terminologia. Nell'attribuzione del voto finale si terrà conto delle conoscenze teoriche e pratiche acquisite (70%), della capacità di applicare le suddette conoscenze acquisite (10%), dell'autonomia di giudizio (10%) e delle abilità comunicative (10%).

La prova di esame sarà valutata secondo i seguenti criteri:

Non idoneo: importanti carenze e/o inaccuratezze nella conoscenza e comprensione degli argomenti; limitate capacità di analisi e sintesi, frequenti generalizzazioni e limitate capacità critiche e di giudizio , gli argomenti sono esposti in modo non coerente e con linguaggio inappropriato;

18-20: conoscenza e comprensione degli argomenti appena sufficiente con possibili generalizzazioni e imperfezioni; capacità di analisi sintesi e autonomia di giudizio sufficienti, gli argomenti sono esposti in modo frequentemente poco coerente e con un linguaggio poco appropriato/tecnico;

21-23: Conoscenza e comprensione degli argomenti routinaria; Capacità di analisi e sintesi corrette con argomentazione logica sufficientemente coerente e linguaggio appropriato/tecnico;

24-26: Discreta conoscenza e comprensione degli argomenti; buone capacità di analisi e sintesi con argomentazioni espresse in modo rigoroso ma con un linguaggio non sempre appropriato/tecnico;

27-29: Conoscenza e comprensione degli argomenti completa; notevoli capacità di analisi e sintesi. Buona autonomia di giudizio. Argomenti esposti in modo rigoroso e con linguaggio appropriato/tecnico;

30-30L: Ottimo livello di conoscenza e comprensione approfondita degli argomenti. Ottime capacità di analisi, di sintesi e di autonomia di giudizio. Argomentazioni espresse in modo originale e con linguaggio tecnico appropriato. La lode viene attribuita quando lo studente dimostra una evidente padronanza della materia.

La prova orale è generalmente condotta in presenza, tuttavia in condizioni di emergenza, come la recente pandemia di Covid-19, potrà essere svolta in via telematica seguendo le disposizioni impartite dagli organi di governo.

Il calendario degli esami può essere consultato al link: https://studenti.unisalento.it/ListaAppelliOfferta.do 

Il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico nella apposita pagina della scheda docente all’indirizzo https://www.unisalento.it/scheda-utente/-/people/marcello.lenucci/didattica durante il corso delle lezioni.

• Piante trasformate: problemi  e strategie  per applicazioni pratiche.
• Trasferimento  genico. Agrobacterium tumefaciens/biolistica.
• Piante transgeniche,  resistenza  nei   confronti  di insetti, patogeni,  diserbanti, stress.
• Le Piante come Fattorie molecolari.
• Amiloplasti: fattoria molecolare della sintesi, accumulo e degradazione dell’amido.
• Biosintesi dell’amido; modificazioni genetiche, biochimiche e biotecnologiche dell’amido per migliorare qualità e quantità; organizzazione supramolecolare dell’amido; effetto del processing sulle proprietà dell’amido; caratteristiche di amidi  resistenti all’idrolisi enzimatica e  loro  uso  negli  alimenti;    amido e qualità del prodotto finito; amido e produzione di bevande; filiera dei principali cereali; recupero e utilizzazione dell’amido dagli scarti alimentari.
• Cromoplasti: fattoria molecolare della sintesi e accumulo dei carotenoidi.
• Biosintesi dei Carotenoidi: modificazioni genetiche, biochimiche e biotecnologiche dei Carotenoidi. Apocarotenoidi: sintesi e ruolo biologico.
• Sintesi delle Antocianine e dei Flavonoidi.
• Tecnologie innovative: Variazioni quali-quantitative di molecole nutrizionali presenti in prodotti alimentari attraverso processi di ingegneria metabolica. Preparazioni di matrici vegetali da prodotti alimentari per l’estrazione di molecole di interesse nutrizionale. Filiera del pomodoro. Metodi innovativi di estrazione: CO2supercritica.
• Glicosiltransferasi come target biotecnologico.
• Produzione di vitamine in piante coltivate e transgeniche.
• Utilizzazione di enzimi nelle tecnologie alimentari.
• Biosintesi dei folati, turnover e trasporto nelle piante, biofortificazione da folati.
• Biofortificazione da Zinco nei cereali.
• Semi: bioreattori per la produzione di proteine ricombinanti.
• Modificazioni biotecnologiche dei polisaccaridi di parete: pectine, emicellulose e cellulosa.
• Rizosecrezione.
• Piante e salute: prospettive nella prevenzione del cancro con composti naturali.

• Biotecnologie Vegetali, Pasqua G. Forni C., Piccin
• Appunti delle lezioni.
• Articoli scientifici.
• Materiale didattico fornito dal docente.