Parte I: adattamenti delle molecole biologiche. Adattamenti dei polisaccaridi. Proteine estremofile ed estremozimi; la proteostasi nei vari domini cellulari. Pigmenti respiratori negli animali e loro adattamenti ai differenti stili di vita.
Parte II: adattamenti del metabolismo. Fermentazioni. Catene di trasporto degli elettroni e adattamenti dell’ATPasi. Biochimica della biorimediazione. Adattamenti dei cicli biochimici ai differenti stili di vita e alla disponibilità di nutrienti.
“Biochemical Adaptation: Mechanism and Process in Physiological Evolution”, di Hochachka, Peter W., Somero, George N.; ISBN: 0-691-08344-4. Princeton University Press
Obiettivi Formativi
Conoscenze: Conoscere le reazioni e i processi biochimici che consentono a differenti classi di organismi di estrarre energia dai nutrienti e di interagire tra loro e con l’ambiente che li circonda.
Competenze: Saper interpretare fenomeni biologici complessi nei termini dei processi biochimici implicati.
Capacità acquisite alla fine del corso: Applicare le conoscenze e le competenze acquisite a problemi di tipo ecologico, ambientale e comportamentale.
Prerequisiti
Conoscenza della biochimica di base
Metodi Didattici
Lezioni frontali per 48 ore
Altre Informazioni
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Modalità di verifica apprendimento
Esame orale alla fine del corso su tematiche svolte a lezione.
Programma del corso
Parte I: adattamenti delle molecole biologiche.
Introduzione: Constraints evolutivi sulle molecole biologiche; evoluzione delle vie metaboliche.
Adattamenti dei polisaccaridi: evoluzione e diversità della parete; polisaccaridi di batteri, alghe, piante. Polisaccaridi animali.
Adattamenti strutturali di proteine ed enzimi: proteine termofile, ipertermofile, psicrofile, alofile, piezofile.
Evoluzione dei sistemi di proteostasi: sistema ubiquitina-proteasoma e chaperoni in archaea, procarioti, eucarioti. Glicosilazione delle proteine.
Polimeri biologicamente attivi di proteine: resilina, elastina, collageno, cheratina, seta, tela dei ragni, fibrille amiloidi, chitina. Estremozimi.
Evoluzione, struttura e funzione dei pigmenti respiratori: emoglobina e mioglobina, emocianina, emeritrina, clorocruorina; pigmenti respiratori nei differenti ordini animali; adattamenti all'altitudine; la risposta alla vita sottomarina e l'adattamento all'ipossia in pesci, mammiferi e uccelli sottomarini; uccelli che respirano aria; adattamento all'altitudine; sopravvivere in totale anossia.
Parte II: adattamenti delle vie metaboliche.
Respirazione e fermentazione in batteri e archibatteri; biochimica delle fermentazioni; sintesi della cellulosa. Glicolisi e via dei pentoso-fosfati in eucarioti, procarioti e Archaea. Ciclo di Krebs e via del gliossilato.
Catabolismo dell’azoto in organismi ammoniotelici, ureotelici e uricotelici. Via dello shikimato. Methionine salvage pathway.
Adattamenti della catena di trasporto degli elettroni e dell’ATP-sintasi; struttura e funzione dei diversi tipi di ATPasi (A, V, E, F, P).
Biochimica della sintesi di biofuel. Biochimica del biorisanamento: vie aerobie (via del beta-chetoadipato, via del fenilacetato), vie anaerobie (alorespirazione).
Trasduzione del segnale in batteri e archibatteri.
Metabolismo degli acidi grassi in archibatteri. Metabolismo dei batteri metanogeni; metabolismo dei composti dello zolfo negli archibatteri.
Adattamenti dei cicli biochimici: produzione di acqua metabolica; adattamenti al digiuno e all'inedia, adattamenti alle migrazioni, adattamenti all'ibernazione. Nutrizione e metabolismo in ragni ed insetti; costi metabolici del volo negli uccelli e negli insetti.