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Studiare le Scienze Polari per capire il caso delle proteine antigelo Polartrec 2012 - Maria Laura Beltrami 1 MLB PT2012.

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Presentazione sul tema: "Studiare le Scienze Polari per capire il caso delle proteine antigelo Polartrec 2012 - Maria Laura Beltrami 1 MLB PT2012."— Transcript della presentazione:

1 Studiare le Scienze Polari per capire il caso delle proteine antigelo Polartrec Maria Laura Beltrami 1 MLB PT2012

2 Esistono i pesci in Antartide ? E in Artide? Ma come possono sopravvivere ? Come possono resistere a temperature così rigide? 2MLB PT2012

3 ANTARTIDE ARTIDE 3MLB PT2012

4 I mari Il mare antartico mantiene una temperatura inferiore a -1° C per tutto lanno. Contiene 274 specie conosciute di pesci 95 delle quali sono Perciformi del subordine dei nototenioidei. Nel mare artico le temperature invernali possono scendere anche al di sotto di –1.8°C. In estate la temperature arriva fino a 7°C. 4MLB PT2012

5 Ambiente acquatico e temperatura Gli organismi viventi popolano lambiente acquatico con temperature comprese tra –1.9°C (temperatura di congelamento dellacqua marina) e circa 90°C (temperatura di sorgenti termali. 5MLB PT2012

6 E i Pesci antartici ? Temperatura corporea bassa (– 1.7°C) lacqua salata congela a – 1.8°C Solubiltà O 2 0.3% Basso metabolismo Nessun pigmento respiratorio – Risparmio di sintesi proteica Bassa viscosità del sangue – Facile da pompare – Poca spesa energetica 6MLB PT2012

7 Ma : Come fanno i pesci a sopravvivere? Per gli animali sono più pericolosi i cristalli di ghiaccio che non le temperature al di sotto del congelamento. – Quando un animale congela i cristalli di ghiaccio crescono RAPIDAMENTE danneggiando i tessuti. – I cristalli si formano su nuclei di accrescimento nei fluidi extra ed intracellulari – Per evitare danni è necessario che i cristalli crescano LENTAMENTE anche a temperature al di sotto del punto di congelamento. 7MLB PT2012

8 Come fanno i pesci a sopravvivere? – In alcuni invertebrati è presente una Ice Nucleting Protein (glicosilata) che permette la crescita di PICCOLI cristalli extracellulari LENTAMENTE aumenta la concentrazione dei soluti extracellulari LENTAMENTE le cellule perdono acqua (shrinkage) LENTAMENTE aumenta la concentrazione di soluti con effetto osmotico 8MLB PT2012

9 Come fanno i pesci a sopravvivere? Nel 1960 Arthur DeVries scoprì che i nototenoidi sintetizzavano proteine antigelo Fino ad ora sono stati scoperti cinque (sei) tipi di proteine antigelo: – AFGP, – AFP I, – AFP II, – AFP III, – AFP IV. – (AFPP) 9MLB PT2012

10 Non si gela al polo Sud 10MLB PT2012

11 Cerchiamo ……(chimica) Proprietà colligative delle soluzioni K cr - costante crioscopica, dipende dal solvente i - coefficiente di van tHoff m – molalità i m - osmolalità Quindi lacqua salata congela …..ad una temperatura ……. dellacqua dolce ……. 11MLB PT2012

12 Capacità di adattamento alla temperatura (biologia) Ad una data temperatura solo le molecole che possiedono una energia maggiore dellenergia di attivazione reagiscono Ciò è lorigine delleffetto Q 10. E le molecole biologiche? Non ne risentono? 12MLB PT2012

13 Attività enzimatiche e temperatura Adattamento Tempi brevi: secondi ore Acclimatazione Tempi medi: giorni mesi Evoluzione Tempi lunghi: anni secoli. Al variare della temperatura le attività enzimatiche possono adattarsi ma…… 13MLB PT2012

14 Limiti della resistenza: fino a quando ? Permette il popolamento di nicchie ecologiche. Il valore LD 50 (50% di sopravvissuti di una specie ad un dato tempo) è usato per definire la resistenza ad un particolare stress. In alternativa si definisce il tempo si sopravvivenza per determinare la loro tolleranza allo stress. 14MLB PT2012

15 biologia …. Un esempio: Adattamento della composizione delle membrane biologiche 15MLB PT2012

16 16 Omeoviscosità delle membrane biologiche Le proprietà fisiche delle membrane biologiche dipendono dalla classe di lipidi (in termini di catena laterale) e dalla loro concentrazione. In particolare la fluidità (proprietà dipendente dalla temperatura) può regolare molte attività enzimatiche che avvengono a livello delle membrane biologiche MLB PT2012

17 Omeoviscosità delle membrane biologiche A basse temperature le membrane cellulari si arricchiscono in acidi grassi insaturi 17MLB PT2012

18 E poi ……. Esistono le proteine ANTIGELO!!!!! 18MLB PT2012

19 Proteine antigelo Tipo I: 3-4 kDa Tipo II: ~14 kDa Tipo III: 7 kDa 14 kDa Tipo IV: ~15 kDa Rif. Prof. G Sartor UNIBO 19MLB PT2012

20 AFP tipo I II - III Rif. Prof. G. Sartor UNIBO 20MLB PT2012

21 Ma…..Come funzionano le proteine antigelo ? Interferiscono con la cristallizzazione del ghiaccio nei tessuti. 21MLB PT2012

22 le proteine antigelo : Sono prodotte dal fegato e secrete nel sangue Le proteine circondano i piccoli cristalli di ghiaccio impedendo la crescita di altro ghiaccio. 22MLB PT2012

23 ma lantigelo Come funziona? ricordiamo le Proprietà colligative e labbassamento crioscopico è Diverso !! 23MLB PT2012

24 PROVA TU A SPIEGARE PERCHE ……………………………………….. 24MLB PT2012


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