La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Adattamento ad ambienti estremi Prof. Giorgio Sartor Copyright © 2001-2009 by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione 1.0.1 – apr 2009.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Adattamento ad ambienti estremi Prof. Giorgio Sartor Copyright © 2001-2009 by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione 1.0.1 – apr 2009."— Transcript della presentazione:

1 Adattamento ad ambienti estremi Prof. Giorgio Sartor Copyright © by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione – apr 2009

2 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 2 - Ambienti estremi Sedimenti Sorgenti idrotermali terrestri e marine

3 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 3 - Lo zolfo In natura è presente fondamentalmente come: –N.O. = -2; Solfuro (S 2-, HS -, H 2 S) –N.O. = 0; Zolfo (S 2 ), –N.O. = +4; Solfito (SO 3 2- ) –N.O. = +6; Solfato (SO 4 2- )

4 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 4 - Origine Residui di combustione Eruzioni vulcaniche Sorgenti idrotermali Sedimenti

5 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 5 - Composti organosolfurei Viene incorporato nei composti organici in forma ridotta: –Cisteina –Metionina –AcetilCoA

6 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 6 - Ambienti estremi Alcuni organismi si sono adattati a vivere in presenza di composti dello zolfo: –Sedimenti –Sorgenti idrotermali terrestri e marine

7 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 7 - Lo zolfo nei sedimenti

8 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 8 - Lo zolfo nelle sorgenti idrotemali

9 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 9 - Sorgenti idrotermali

10 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riduzione dei solfati

11 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riduzione assimilativa dei solfati

12 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riduzione assimilativa dei solfati

13 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riduzione assimilativa dei solfati

14 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Animali Gli animali non sono in grado di utilizzare il solfato come tale Formano PAPS a partire da APS nella biosintesi dei mucopolisaccaridi (condroitinsolfato)

15 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Animali Gli animali non sono in grado di utilizzare il solfato come tale Formano PAPS a partire da APS nella biosintesi dei mucopolisaccaridi (condroitinsolfato)

16 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Batteri solforiduttori Utilizzano il solfato (e lo Zolfo) come accettore finali di elettroni nella catena respiratoria anaerobica

17 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi- 17 -

18 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riduzione disassimilativa del solfato Viene utilizzato un solo ATP per formare APS

19 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi H2SH2S Lacido solfidrico in acqua è presente come gas disciolto e come ione: La parte non dissociata (H 2 S) è anche presente come gas solubile nei lipidi La sua tossicità è legata alla sua capacità di legarsi al Fe 2+ nelle metalloproteine (citocromi, Hb…)

20 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi H2SH2S Poiché il pK a della reazione di prima dissociazione è 7.02, Bastano piccole variazioni di pH verso lacidità per aumentare la quota di H 2 S.

21 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi H2SH2S Si lega alla citocromo ossidasi (complesso IV) a livello del Cyt a 3 (inibizione 50% con 1M H 2 S ) Si lega allemoglobina È un forte nucleofilo (riduce –S-S-) –Per gli animali lassenza di H 2 S dallambiente non è una garanzia, viene prodotto dalla flora intestinale anaerobica.

22 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Gli organismi che vivono in ambienti dove è presente H 2 S lo riescono a tollerare attraverso diversi meccanismi: –Esclusione: viene impedito laccesso di H 2 S nelle cellule; –Citocromo ossidasi insensibili a H 2 S; –Metabolismo anaerobico; –Batteri simbionti; –Detossificazione; –Immobilizzazione.

23 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Gli organismi che vivono in ambienti dove è presente H 2 S lo riescono a tollerare attraverso diversi meccanismi: –Esclusione: viene impedito laccesso di H 2 S nelle cellule; –Citocromo ossidasi insensibili a H 2 S; –Metabolismo anaerobico; –Batteri simbionti; –Detossificazione; –Immobilizzazione. DIFESA PASSIVA (non consuma ATP)

24 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Gli organismi che vivono in ambienti dove è presente H 2 S lo riescono a tollerare attraverso diversi meccanismi: –Esclusione: viene impedito laccesso di H 2 S nelle cellule; –Citocromo ossidasi insensibili a H 2 S; –Metabolismo anaerobico; –Batteri simbionti; –Detossificazione; –Immobilizzazione. DIFESA ATTIVA (consuma ATP)

25 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Esclusione. –Lesclusione totale non è possibile, si impedirebbe il passaggio di altri gas (O 2, CO 2 ) –Si è in presenza piuttosto di una ridotta permeabilità ai gas attraverso una variazione della composizione lipidica delle membrane. –Animali che vivono nei sedimenti e nelle vicinanze di sorgenti idrotermali profonde.

26 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Citocromo ossidasi insensibili a H 2 S –Per quanto riguarda gli animali di sedimento non è provato che esistano specie che sfruttano tale difesa. –Alcuni batteri presentano una citocromo ossidasi resistente allinibizione da ione solfito. –Animali che vivono nei sedimenti

27 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Metabolismo anaerobico –Così come nellanossia il passaggio allanaerobiosi presuppone Una concentrazione variabile di H 2 S Una scarsa attività metabolica –Animali che vivono nei sedimenti

28 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Batteri simbionti. –La strategia della simbiosi con batteri che utilizzano H 2 S è legata alla necessità di trasferirlo ai batteri senza danneggiare lospite. –Si sono evoluti sistemi che trasportano H 2 S insieme allossigeno (emoglobine nel verme tubolare Riftia Pachypila) o da solo (altre proteine di alto peso molecolare nel mollusco Calyptogena Magnifica)

29 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riftia Pachyptila

30 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Riftia Pachyptila

31 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Calyptogena Magnifica

32 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Batteri simbionti. –Il solfuro può venire usato dai batteri per produrre ATP e NAD(P)H oppure, in alcune specie come nel bivalve Soleyma Reidi, convertito in tiosolfato ad opera di una solfito ossidasi.

33 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Detossificazione –Nei granchi che vivono nelle vicinaze delle sorgenti idrotermali (Bythograea thermydron) si ha conversione diretta H 2 S S 2 O 3 --

34 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Immobilizzazione attraverso lossidazione non enzimatica. –Per proteggere lemoglobina dal legame con H 2 S in alcune specie opera lematina –In grado di ossidare H 2 S –Anche altri metalli (Ni ++, Co ++, Mn ++, Cu ++, Fe ++ ) sono in grado di catalizzare lossidazione di H 2 S in presenza di O 2 –Un ruolo analogo potrebbe essere svolto dalla ferritina dei mammiferi per detossificare dal H 2 S prodotto da batteri anaerobi.

35 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Adattamento al H 2 S Immobilizzazione attraverso lossidazione non enzimatica. –Per proteggere lemoglobina dal legame con H 2 S in alcune specie opera lematina –In grado di ossidare H 2 S –Anche altri metalli (Ni ++, Co ++, Mn ++, Cu ++, Fe ++ ) sono in grado di catalizzare lossidazione di H 2 S in presenza di O 2 –Un ruolo analogo potrebbe essere svolto dalla ferritina dei mammiferi per detossificare dal H 2 S prodotto da batteri anaerobi.

36 gs © ver 1.0.1Adattamento ad ambienti estremi Referenze sul WEB Vie metaboliche –KEGG: Degradazione degli xenobiotici: Struttura delle proteine: –Protein data bank (Brookhaven): –Hexpasy Expert Protein Analysis System: Prosite (protein families and domains): Enzyme (Enzyme nomenclature database): –Scop (famiglie strutturali): Enzimi: –Nomenclatura - IUBMB: –Proprietà - Brenda: –Expasy (Enzyme nomenclature database): Database di biocatalisi e biodegradazione: Citocromo P450: Metallotioneine: Tossicità degli xenobiotici: Agency for Toxic Substances and Disease Registry

37 Crediti e autorizzazioni allutilizzo Questo ed altro materiale può essere reperito a partire da: Il materiale di questa presentazione è di libero uso per didattica e ricerca e può essere usato senza limitazione, purché venga riconosciuto lautore usando questa frase: Materiale ottenuto dal Prof. Giorgio Sartor Università di Bologna a Ravenna Giorgio Sartor -


Scaricare ppt "Adattamento ad ambienti estremi Prof. Giorgio Sartor Copyright © 2001-2009 by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione 1.0.1 – apr 2009."

Presentazioni simili


Annunci Google