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MARINE BIOCHEMISTRY
FRANCESCO BALESTRI
Academic year2023/24
CourseMARINE BIOLOGY
Code127EE
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
BIOCHIMICA MARINABIO/10LEZIONI56
FRANCESCO BALESTRI unimap
FRANCESCA FELICE unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

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.

Knowledge

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.

Modalità di verifica delle conoscenze

Gli studenti dovranno dimostrare le loro conoscenze attraverso una accurata discussione degli argomenti trattati a lezione con il docente.

Assessment criteria of knowledge

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.

Capacità

Lo studente acquisirà la capacità di comprendere vari aspetti della biochimica dell'adattamento ed i principali meccanismi di difesa dall'inquinamento nell'ambito biochimico.

Skills

The student will be able to understand the biochemistry of adaptation and some of molecular defence against water pollution. 

Modalità di verifica delle capacità

Gli studenti dovranno dimostrare la capacità di aver acquisito la logica degli adattamenti degli organismi marini alle condizioni climatiche specifiche di quell'habitat e di comprendere come è possibile utilizzare alcuni di questi meccanismi adattativi come biomarkers ambientali.

Assessment criteria of skills

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.

Comportamenti

Lo studente acquisirà una maggior sensibilità alle tematiche ambientali e agli effetti dell'inquinamento come fattore determinate per la sopravvivenza di molte specie marine

Behaviors

The student will be aware of the effect of pollution in marine environment on the survival of a number of species.

Modalità di verifica dei comportamenti

Gli studenti dovranno dimostrare le loro conoscenze attraverso discussioni con il docente.

Assessment criteria of behaviors

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.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Gli studenti dovranno conoscere la biochimica di base, la struttura delle proteine ed il meccanismo d'azione degli enzimi. 

 

Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3)

Prerequisites

Students should know basic biochemistry and the most relevant metabolic pathways, they should also know some statistics and a good knowledge of general physiology.

Students are invited to verify the existence of any prerequisites by consulting the Regulations of the Study Program relating to their year of enrolment. An exam taken in violation of the propaedeutic rules is void (University teaching regulations, art. 24, paragraph 3)"

Teaching methods

 

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation in discussions
  • individual study

Teaching methods:

  • power point presentations
  • question to students 
  • discussion with students

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)

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; funzioni principali degli osmoliti, 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 nei mammiferi marini. Le fibre muscolari classificate per capacità metabolica. Esempi di utilizzo delle riserve energetiche negli organismi marini. Stress ossidativo negli organismi marini, meccanismi di difesa enzima dipendenti ed indipendenti dallo stress ossidativo. 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: valutazione dei parametri cinetici della fosfatasi alcalina. Esercitazione in laboratorio. Determinazione dell'effetto inibitorio di metalli ed altri possibili inquinanti sull'attività della fosfatasi alcalina. 

Syllabus

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

Bibliografia e materiale didattico

Il materiale didattico include oltre alle slides delle lezioni, un testo di biochimica generale (ad es. Nelson and Fox I principi di biochimica di Lenhinger, ed Zanichelli) per la consultazione relativa agli argomenti introduttivi del corso ed alcuni lavori pubblicati messi a disposizione sulla piattaforma Moodle.

 

Bibliography

In addition to the lecture slides, the teaching material includes a general biochemistry text (e.g. Nelson and Fox Lenhinger's principles of biochemistry, ed Zanichelli) for consultation relating to the introductory topics of the course and some published works made available on the platform

   

Modalità d'esame

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.

Assessment methods

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

Altri riferimenti web

https://polo3.elearning.unipi.it/

Note

Composizione della commissione esame di profitto

Presidente: Prof.Francesco Balestri

Presidente supplente: Dott.ssa Francesca Felice
Membri: Prof.ssa Antonella del Corso, Dott.Giovanni Signore, Prof.Mario Cappiello,

Membri supplenti: Prof.ssa Roberta Moschini, Dott.Simone Allegrini

 

Notes

examination board

President: Prof.Francesco Balestri

President substitute: Dr Francesca Felice
Members: Prof. Antonella del Corso, Dr.Giovanni Signore, Prof.Mario Cappiello,

Members substitute: Prof. Roberta Moschini, Dr.Simone Allegrini

Updated: 19/12/2023 13:16