Parte I: adattamenti delle molecole biologiche. 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 degli ormoni e dei sistemi di comunicazione nel
mondo animale.
Parte III: dattamenti del metabolismo. Fermentazioni.
Catene di trasporto degli elettroni. 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: struttura delle proteine, dei carboidrati, dei lipidi e degli acidi nucleici. Cicli biochimici fondamentali.
Metodi Didattici
Lezioni frontali per 48 ore
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
Introduzione al corso: origine della vita sulla terra, modelli per spiegare
l’evoluzione dei cicli biochimici.
Parte 1. Impatto dell’ossigeno sull’evoluzione. Il Great oxidation Event e
l’evoluzione degli enzimi antiossidanti. SOD, catalasi, tioredossina. I
pigmenti respiratori. Distribuzione, struttura e funzione di emocianina,
emeritrina, eritrocruorina, cluorocruorina. Evoluzione delle globine dei
vertebrati. Mioglobina, emoglobina. Ossigeno come arma. Risposta alle
variazioni dell’ossigeno. Via dell’HIF. Risposta all’anossia nel genere
carassius e nelle tartarughe d’acqua.
Parte 2: Adattamenti biochimici agli ambienti estremi. Adattamenti al
caldo. Le Hsp e le proteine termofile. Il Sistema ubiquitina proteasome.
Mambrana dei batteri termofili. G3PDH, G1PDH e le implicazioni sulla
separazione dei tre domini cellulari. Adattamenti al freddo. Le Csp, i
chemical chaperones (TMAO, trealosio), la UCP. Le protein antigelo (AFP),
le INP e le IBP. Biochimica dei biofilm dei laghi salati antartici. Biochimica
dell’ibernazione nei mammiferi. Adattamenti biochimici in acidofili,
alcalofili e alofili. La batteriorodopsina.
Parte 3: Ormoni e comunicazione nel mondo animale. Trend evolutivo dei
sistemi ormonali. Catecolamine. Sintesi degradazione e effetti. La
risposta fight or flight negli animali. Comunicazione mediante luce:
luciferina/luciferasi, equorina, GFP. Evoluzione della fototrasduzione. Le
opsine. Pancreas, insulina e svoluzione dell’insulina. Tiroide e ormoni
tiroidei. Sintesi, degradazione e recettori. Metamorfosi negli anfibi.
Serotonina, melatonina e biochimica del ritmo circadiano. CRY, DBT, PER
e TIM in D. melanogster. Steroidi. Steroidi negli insetti e ecdisone. Il PTTH
e il JH. Mineralcorticoidi, glicocorticoidi, ormoni sessuali. Vitamina D e sua
evoluzione. Biochimica dei semiochimici. Recettori olfattivi e recettori
vomeronasali.
Parte 4: adattamenti del metabolismo. Vie alternative alla glicolisi e al
PPP: il pathway di Entner-Douduroff, vie del Ribulosio-mono-P e dello
xilulosio-mono-P. Ciclo del carbonio e vie di fissazione del carbonio. Ciclo
di Krebs inverso. Il ciclo di Wood-Ljungdahl in acetogeni e metanogeni.
Metanogenesi e effetto serra. Importanza del pathway di WL nell’origine
della vita. Il biciclo del 3-idrossipropionato. Le respirazioni anaerobie:
dealogenazione, riduzione del solfato, denitrificazione, il metabolism
anammox; respirazioni anaerobie negli eucarioti. Fermentazioni. Fermentazione omolattica, eterolattica, omoacetica, malolattica; reazione di Stickland; fermentazione opinica. Cenni sul metabolismo animale: concetti generali. Metabolismo degli uccelli migratori. I casi di pipistrelle, colibrì, metabolismo degli insetti.