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:

Analizzare le modalità di espressione dei geni correlati all’adattamento alle variazioni abiotiche dell’ambiente marino.

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

Distinguere i meccanismi molecolari e le caratteristiche strutturali delle proteine e degli enzimi coinvolti nella produzione di luce negli organismi marini

Distinguere 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

Conoscere i meccanismi cellulari e molecolari alla base della produzione della matrice extracellulare degli organismi marini

Conoscere i meccanismi molecolari e cellulari alla base del metabolismo della chitina negli invertebrati marini

Conoscere gli adattamenti molecolari degli organismi che vivono negli ambienti estremi (la chemiosintesi, i rapporti molecolari organismo-simbionti).

La acquisizione e la comprensione di tali conoscenze permetterà allo studente di saper affrontare le tematiche generali dello sviluppo e della conservazione della biodiversità marine anche nell’ottica dei cambiamenti globali e dell’impatto antropico sull’ambiente marino

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

La bioluminescenza in organismi marini. Chemioluminescenza, fluorescenza e fosforescenza negli organismi marini. Esempi e meccanismi molecolari.

Meccanismi d'azione di luciferina e luciferasi, GFP, loro evoluzione negli invertebrati marini, l'aequorina

La chemioluminescenza

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.

Il ruolo delle zooxantelle nel metabolismo dei carbonati dei coralli

I meccanismi di bioprecipitazione dei carbonati nei molluschi

La matrice extracellulare degli organismi marini. Il collagene marino

La biosintesi della chitina negli invertebrati marini

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

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

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

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

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

L'evoluzione del processo infiammatorio: assunzione di quarzo in spugne e produzione di collagene mediata da citochine

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

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.