Parte I: adattamenti delle molecole biologicheProteine 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.