ECTS - University of Pisa
Gli studenti conosceranno i meccanismi molecolari coinvolti nell'adattamento degli organismi marini alle variazioni del loro ambiente, quali temperature, salinità, pressione idrostatica, composizione chimica, presenza di sostanze inquinanti. Inoltre, gli studenti frequenteranno un laboratorio didattico durante il quale applicheranno tecniche analitiche per valutare la presenza di metalli in acque marine.
The student who successfully completes the course will be aware of the molecular events involved in the adaptation of marine organisms to the variation of their environment in terms of temperature, salinity, chemical composition, presence of pollutants. Furthermore the student will apply in Lab some analytical tecniques to determine the metal pollution in see water.
Gli studenti dovranno dimostrare le loro conoscenze attraverso discussioni con il docente.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and basic discipline (biochemistry) and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.
Lo studente acquisirà la capacità di comprendere vari aspetti della biochimica dell'adattamento ed i principali meccanismi di difesa dall'inquinamento.
The student will be able to understand the biochemistry of adaptation and some of molecular defence against water pollution.
Gli studenti dovranno dimostrare le loro conoscenze attraverso discussioni con il docente.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and basic discipline (biochemistry) and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.
Lo studente acquisirà una maggior sensibilità alle tematiche ambientali e agli effetti dell'inquinamento come fattore determinate per la sopravvivenza di molte specie marine
The student will be aware of the effect of pollution in marine environment on the survival of a number of species.
Gli studenti dovranno dimostrare le loro conoscenze attraverso discussioni con il docente.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and basic discipline (biochemistry) and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.
Gli studenti dovranno conoscere la biochimica di base e le principali vie metaboliche, dovranno inoltre possedere elementi di statistica e una buona conoscenza della fisiologia generale
Students should know basic biochemistry and the most relevant metabolic pathways, they should also know some statistics and a good knowledge of general physiology.
Richiami sulla struttura delle proteine. Il folding delle proteine; il ruolo degli chaperon molecolari nel processo di folding e di refolding dopo stress di varia natura. Le proteine con attività enzimatica. Richiami di cinetica enzimatica, significato di kcat e KM. Sensibilità delle strutture e funzioni proteiche alla temperature. Le proteine antigelo. Confronto tra le caratteristiche proteine ed enzimi di organismi psicrofili, mesofili e termofili. Richiami sulla composizione ed organizzazione delle membrane biologiche. La variazione di composizione delle membrane in relazione alla temperature dell'habitat. Adattamento alle elevate pressioni osmotiche mediante produzione di osmoliti; gli osmoliti “compatibili” e le loro funzioni. Struttura e funzione di mioglobina ed emoglobina, basi strutturali della cooperatività del legame con l’ossigeno e dell'effetto Bohr. L'effetto Root, descrizione e basi molecolari. Lo stress ossidativo e le difese antiossidanti. Metabolismo muscolare: creatina e fosfocreatina, glicolisi anaerobia con produzione di lattato, metabolismo ossidativo. Le fibre muscolari classificate per capacità metabolica. Esempi di utilizzo delle riserve energetiche negli organismi marini. I metalli essenziali e non essenziali. Le basi della tossicità dei metalli. Introduzione ai sistemi fisiologici di detossificazione dai metalli in organismi marini e non. Uso di vertebrati come organismi sentinella di inquinamento. Biosensori: caratteristiche generali. Biosensori enzimatici. Utilizzo di biosensori per valutare la presenza di inquinanti.
Laboratorio
Introduzione alla tecniche spettrofotometriche per la misura di attività enzimatiche. Calcolo delle U/ml. Esercitazione in laboratorio: saggio diretto e differito di inibizione della fosfastasi alcalina da parte di concentrazioni crescenti di manganese. Esercitazione in laboratorio. Determinazione dell'effetto inibitorio del rame in un saggio differito sulla fosfatasi alcalina. Esercitazione in laboratorio, analisi di acque di mare di provenienza geografica diversa tramite misure di inibizione di fosfatasi alcalina.
Proteins structure. Protein folding. The role of molecular chaperones in the de novo folding in the refolding after stress conditions. Enzymes: enzyme kinetics, kinetic parameters KM and kcat. The efffect of temperature on proteins structure and functions. Anti-freeze proteins. Comparison of relevant features of proteins and enzymes from psycrophyl, mesophyl and thermophyl organisms. Structure and funcyions of biological membranes. The effect of temperature on the composition of biological membranes. Adaptation to osmotic pressure: the role of osmolytes. Mioglobin and hemioglobin: structure and function. The cooperativity of the oxygen binding to hemoglobin. The Bohr effect. The Rooot effect and its molecular basis. Oxidative stress and antioxidant defences. Muscle metabolism; creatin and phosphocreatin. Energetic metabolism in marine organisms. Essential and not-essential metals. Metals toxicity. Pathways for metal detoxification. Organisms as sensors for pollutants. Biosensors for pollutants
Il materiale didattico include un testo di biochimica generale (ad es. Nelson and Fox I principi di biochimica di Lenhinger, ed Zanichelli) e alcuni lavori pubblicati messi a disposizione sulla piattaforma Moodle.
Nelson and Fox I principi di biochimica di Lenhinger ed Zanichelli, scientific papers available on Moodle
L'esame è orale. Durante l'esame lo studente dovrà rispondere a delle domande per dimostrare la conoscenza dei principali meccanismi di adattamento, il grado di approfondimento di tali conoscenze e la capacità di ragionare sulla base delle nozioni acquisite.
During exam the student is required to answer to questions in order to demonstrate the knowledge of mechanism of biochemical adaptation and the ability to discuss on the topic
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