PRESENTAZIONE

La biologia molecolare marina è lo studio dei meccanismi molecolari che governano gli organismi marini. È fondamentale per comprendere come gli organismi vivono, come interagiscono con l'ambiente marino e come si adattano alle variazioni dell’ambiente. Seguendo questo insegnamento lo studente avrà modo di acquisire le competenze teoriche e pratiche in ambito molecolare per affrontare le tematiche generali della conservazione della biodiversità marine.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento si prefigge di fornire le conoscenze specifiche sulla biologia degli organismi marini a diversi gradi di organizzazione, dal molecolare al cellulare e a quello di individuo. Verranno in particolare evidenziati gli aspetti molecolari e funzionali che stanno alla base degli adattamenti all’ambiente marino. Verranno illustrati differenti casi di studio, dai protozoi ai mammiferi, indicativi delle soluzioni adottate nei vari contesti ambientali caratterizzati da diverse variabili abiotiche.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione alle attività formative previste (lezioni frontali) consentiranno allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per comprendere i meccanismi molecolari alla base delle strategie di adattamento alle condizioni di vita nei differenti ambienti marini.

Nello specifico lo studente sarà in grado di:

Conoscere i meccanismi molecolari e le caratteristiche strutturali delle proteine e degli enzimi coinvolti nella produzione di luce e nella emissione di fluorescenza negli organismi marini;

Conoscere le principali vie biosintetiche per la produzione dei colori negli organismi marini;

Conoscere i meccanismi cellulari e molecolari alla base dei processi di biomineralizzazione negli organismi marini e saper distinguere i principali contesti biogechimici caratterizzanti i processi di biocostruzione e bioerosione degli habitat a carbonati;

Conoscere i meccanismi cellulari e molecolari alla base della produzione del bisso e dei relativi meccanismi di adesione;

Apprendere le modalità di analisi dell’espressione dei geni finalizzate allo studio degli adattamenti allo stress e di resilienza in organismi animali e vegetali in ambiente marino;

Conoscere le basi molecolari e metaboliche di interazione e riconoscimento tra organismo e simbionti e tra organismo e substrati minerali in invertebrati marini (spugne e coralli);

Apprendere le modalità di studio biomolecolare e cellulare dell’evoluzione dei processi infiammatori, con particolare attenzione in sistemi modello di invertebrato;

Esaminare gli aspetti strutturali delle proteine coinvolte nel trasporto di ossigeno e CO2 in invertebrati marini. La gestione dell’ipossia;

Conoscere gli adattamenti molecolari degli organismi che vivono negli ambienti estremi sottomarini e relativi collegamenti alle tematiche correlate alle più accreditate teorie sull’origine della vita sulla terra;

La acquisizione e la comprensione di tali conoscenze permetterà allo studente di saper affrontare sia a livello culturale che gestionale le problematiche correlate allo studio e alla conservazione della biodiversità marina in un contesto come l’attuale di cambiamento globale e di rilevantissimo impatto antropico.

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali erogate mediante presentazioni multimediali.

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria ma è fortemente consigliata.

È possibile che la modalità di svolgimento delle lezioni sia modificata a causa di situazioni emergenziali che impediscano lo svolgimento delle lezioni in presenza. In tal caso, le lezioni saranno svolte mediante la piattaforma Teams utilizzando idonei strumenti didattici sostitutivi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Luminescenza, chemioluminescenza, fluorescenza e bioluminescenza: principi generali.

Chemioluminescenza e fluorescenza negli organismi marini. Meccanismi d'azione di luciferina e luciferasi. L’Aequorina. Le GFP, struttura, meccanismo e loro evoluzione negli invertebrati marini. Cenni su loro applicazioni biotecnologiche.

La natura ed il ruolo dei pigmenti negli invertebrati marini. Veri colori e falsi colori, pigmenti vegetali (clorofille, carotenoidi, antocianine), pigmenti animali (melanine, carotenoproteine, astaxantine, carotenoidi in spugne, astaxantine in crostacei, l'esempio del granchio blu).

La biosilicificazione in diatomee e radiolari.

I meccanismi di biosilicificazione nelle spugne.

I meccanismi di bioprecipitazione dei carbonati in cooclitoforidi, in foraminiferi, in corallinales. Altre biostrutture minerali: stromatoliti e coralligeno.

I meccanismi di bioprecipitazione dei carbonati nei coralli.

I meccanismi di bioprecipitazione dei carbonati nei molluschi.

I batteri magnetotattici.

Fattori di aggregazione in poriferi. Il riconoscimento del self dal non self in poriferi e coralli, l‘instaurarsi delle simbiosi.

Le simbiosi nei coralli. le zooxantelle, il ruolo delle zooxantelle nel metabolismo del corallo, il ruolo delle zooxantelle nel processo di biomineralizzazione.

L’evoluzione dei meccanismi infiammatori nei poriferi. TNF e citochine infiammatorie e loro relazione con la produzione delle proteine della matrice extracellulare. Il meccanismo di riconoscimento del substrato minerale.

Ruolo e sintesi di NO in spugne e sua correlazione con aumento della temperatura e con lo sviluppo.

La chemiosintesi negli hydrothermal vents. Rapporti metabolici tra simbionti e invertebrati che vivono in prossimità delle zone di frattura oceaniche. Il metabolismo di R. pachyptila.

Emoglobine ed emocianine. Emoglobina di R. pachyptila, emocianine in molluschi e crostacei e meccanismi di adattamento all’ipossia.

Modelli marini di studio della biologia dell'invecchiamento: l'esempio di Arctica islandica.

Difese immunitarie in Limulus, la cascata di coagulazione del coagulogeno. Contesti applicativi in biomedicina.

Il bisso: meccanismi molecolari dei processi di adesione ai substrati da parte dei bivalvi.

L’evoluzione dei miRNA nei vertebrati inferiori. L’esempio degli cnidari.

Analisi dell’espressione genica in organismi marini. I trascrittomi ed i trascrittomi differenziali.

Indicatori molecolari di stress nelle fanerogame marine: modalità di studio.

La scoperta dell'acido abscisico nel regno animale. ABA e spugne, sue implicazioni nella biologia dei vertebrati e dell'uomo.

Nr. 2 seminari a tema sulle nuove scoperte nel campo della biologia molecolare marina.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

 Materiale fornito dal docente (bibliografia, presentazioni ppt).

Le slides utilizzate durante le lezioni frontali saranno fornite agli studenti  al termine del corso; parte del materiale didattico (bibliografia, presentazioni ppt) verrà reso disponibile su AulaWeb.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Consultare orario dettagliato al seguente link: https://easyacademy.unige.it/portalestudenti

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale, ed è finalizzato a valutare le conoscenze degli elementi fondamentali della materia e la capacità di collegamenti tra i vari argomenti. Il voto finale è dato dalla media aritmetica tra i voti dei 2 moduli di BIOLOGIA MOLECOLARE e BIOTECNOLOGIE MARINE.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La verifica delle conoscenze e competenze acquisite verrà effettuata tramite la discussione orale di almeno due argomenti del programma.

ALTRE INFORMAZIONI

Gli studenti che hanno una certificazione valida di disabilità fisica o di apprendimento depositata presso l'Ateneo e che desiderano chiedere strumenti compensativi, misure dispensative o altro per lezioni, compiti e esami, dovrebbero parlare sia con il docente sia con la Professoressa Sara Ferrando (sara.ferrando@unige.it), referente del Dipartimento per le disabilità.