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Biochimica degli adattamenti

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Adaptation biochemistry

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
SVB0170
Docente
Gianluca Catucci (Titolare)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Scienze dei Sistemi Naturali (SSN) D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica inorganica e organica, legami chimici, stechiometria delle reazioni, citologia, trascrizione del DNA e traduzione.

Basic knowledge of inorganic and organic chemistry, chemical bonds, stoichiometry of reactions, cytology, DNA transcription and translation.
Propedeutico a

Applicazioni biotecnologiche dei microrganismi

Biotechnological applications of microorganisms
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze delle basi biochimiche dell'adattamento, da un punto di vista sia strutturale che funzionale. In particolare, verranno studiati i meccanismi di adattamento agli stress ambientali sia nei microrganismi, sia negli organismi superiori. Verrà studiato il metabolismo aerobio e anaerobio nei microrganismi e la loro conseguente importanza nella biosfera, come ad esempio nei cicli dello zolfo e dell'azoto. In particolare, verranno descritte le strategie
metaboliche di adattamento degli organismi a condizioni estreme con particolare riferimento ai cambiamenti nella struttura e nella funzione delle macromolecole biologiche (complessi enzimatici, variazione nelle membrane) che ne permettono la sopravvivenza.

The course aims to provide the knowledge of the biochemical basis of adaptation, from both structural and functional point of views. In particular, we will study the mechanisms of adaptation to environmental stresses in both microorganisms, and in higher organisms. The anaerobic and aerobic metabolism in microorganisms will be studied as well as their consequent importance in the biosphere, such as sulfur and nitrogen cycles. In particular, we will describe the metabolic strategies of
adaptation of organisms to extreme conditions, with particular reference to changes in the structure and function of biological macromolecules (enzyme complexes, changes in the membranes) that allow survival.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento lo studente/la studentessa sarà in grado di comprendere la struttura e la funzione delle macromolecole biologiche e come la loro composizione/struttura cambia a seguito di stress ambientali.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE

Lo studente/la studentessa apprenderà come utilizzare database di strutture proteiche, analizzarle attraverso software dedicati e compararle con riferimento a proteine non adattate.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Lo studente/la studentessa sarà in grado di valutare in modo critico i risultati delle ricerche pubblicati su riviste scientifiche internazionali formulando analisi che sono applicabili su sistemi naturali complessi.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Lo studente sarà in grado di esprimere oralmente o attraverso relazioni tecnico-scientifiche il significato delle tematiche affrontate nell'ambito dell'insegnamento.

CAPACITÀ DI APPRENDERE

Lo studente dovrà sviluppare abilità di apprendimento utili a sviluppare lo studio dei principali meccanismi biochimici in contesti di organismi diversi e in funzione degli adattamenti

 

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

At the end of the course the student will be able to understand the structure and function of biological macromolecules and how their composition / structure changes as a result of environmental stress.

APPLIED KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

The student will learn how to use databases of protein structures, analyze them through dedicated software and compare them with reference to non-adapted proteins.

AUTONOMY OF JUDGEMENTS

The student will be able to critically evaluate research results published in international scientific journals by formulating analyzes that are applicable to complex natural systems.

COMMUNICATION SKILLS

The student will be able to express orally or through technical-scientific reports the meaning of the topics addressed in the teaching.

LIFELONG LEARNING SKILLS

Develop the ability to investigate, study and communicate further biochemical related issues even in unconventional organisms and environments

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Programma

Lo stress ambientale
Meccanismi di regolazione metabolica
Adattamento delle proteine strutturali, degli enzimi e delle membrane biologiche
Protezione da parte di metaboliti e molecole non proteiche
Le proteine da shock
Il metabolismo anaerobio: batteri che utilizzano nitrati, solfati, anidride carbonica e idrogeno.
La tolleranza all'anossia negli organismi eucarioti
La tolleranza alla temperatura
La tolleranza all'ibernazione e all'estivazione
I batteri estremo fili: acidofili, alcalofili, alofili.
Visualizzazione e analisi di sequenze e strutture di proteine di
adattamento.

Environmental stressors induce changes in the structure-function of biological macromolecules (proteins, membrane lipids) allowing the survival of different organisms in extreme environments. In particular, different fine mechanisms of metabolic regulation have been described
for the adaptation of both bacteria and eukaryotes and will be described in detail. The biochemical mechanisms allowing tolerance to anoxia, hybernation, estivation will be discussed.
Specific proteins (heat shock proteins) have been evolved and their structural and functional features will be described at molecular level, visualized and analysed during the practicals by using proteomics tools and software.
Microrganisms living in estreme environments will be studied and their importance in the biosphere cycle highlighted.

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Modalità di insegnamento

Le lezioni saranno svolte in presenza. 

Ore frontali: 44 

Ore esercitazioni: 8

The lessons will be held in person. 
 

In class teaching: 44 hours.

Laboratory practicals: 8 hours.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Occorrerà dimostrare di conoscere e di poter comparare sia la struttura-funzione delle macromolecole biologiche in sistemi adattati e non, sia gli adattamenti metabolici principali. Inoltre, sarà richiesta la preparazione di un seminario di presentazione focalizzato su un particolare adattamento, che viene valutato e pesa per il 10% sul voto finale. 

L'esame è scritto e consiste in due parti:

-parte 1 sulla biochimica descrittiva 

-parte 2 sulla biochimica degli adattamenti 

Di seguito i pesi delle diverse parti che concorrono al voto finale pari a 30Lode (33):

Parte 1 (15% del voto finale)

Parte 2 (60% del voto finale)

Seminario (10%)

Relazione di laboratorio (15%)

Gli esami si svolgeranno in presenza,

It will be required to  to know and to be be able to compare both the structure and function of biological macromolecules in adapted and non-adapted systems, and the main metabolic adaptations. In addition, students who attend the practicals will be asked to prepare a  seminar focused on a particular adaptation, which is evaluated and accounts for 10 % of the final mark.

The exam will be in a written format.

The exam consists of two parts:

- part 1 about basic biochemistry

- part 2 biochemistry of adaptations

The final grade is obtained as follows to obtain 30Lode (33):

Part 1 (15%)

Part 2 (60%)

Seminar (10%)

Lab report (15%)

Exams will be held in person.

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet
http://naturali.campusnet.unito.it/do/home.pl
I testi base consigliati per l'insegnamento sono:
Functional Metabolism: Regulation and Adaptation. Kenneth B. Storey
(Editor)
E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per
approfondimenti e integrazioni:
- presentazioni powerpoint e appunti delle lezioni;
- articoli e reviews prese dalla letteratura come indicato durante le
lezioni.

The course material presented in class is available on the website http:
//naturali.campusnet.unito.it/do/home.pl
The recommended basic texts for the course are:
Functional Metabolism: Regulation and Adaptation. Kenneth B. Storey
(Editor)
It 'strongly advised to use the following material for insights and
additions:
- Powerpoint presentations and lecture notes;
- Articles and reviews taken from the literature as shown in class.



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    Ultimo aggiornamento: 03/03/2024 10:34
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