- Docente: Giovanni Venturoli
- Crediti formativi: 6
- SSD: BIO/04
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Fotochimica e materiali molecolari (cod. 8026)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente è in grado di esaminare in un'ottica chimico-fisica i principali processi fotobiologici per i quali sono disponibili conoscenze a livello molecolare. In particolare, lo studente apprende i processi primari della fotosintesi ossigenica e anossigenica, gli eventi primari della visione, i fotorecettori vegetali e le fotoliasi, evidenziando le relazioni esistenti tra la funzione biologica e le strutture molecolari e sopramolecolari che realizzano il processo fotobiologico.
Contenuti
Prerequisiti: nozioni di base di biochimica,
chimica-fisica e fotochimica.
Frequenza: il corso non prevede l'obbligo di frequenza.
Programma: il corso comprende una parte iniziale in cui si richiamano nozioni di chimica-fisica e fotochimica necessarie per l'analisi dei sistemi fotobiologici trattati e si analizzano le proprietà spettroscopiche dei principali cromofori associati ai complessi proteici fotoattivi. Successivamente vengono passate in rassegna le strutture cristallografiche dei complessi proteina-pigmento che catalizzano gli eventi primari della fotosintesi, della visione e di altri processi fotobiologici (fotorecezione non visiva, attività enzimatica delle fotoliasi). Le strutture vengono correlate ai meccanismi molecolari che governano la funzione biologica e sono discusse le diverse metodologie di indagine chimico-fisica che hanno consentito di caratterizzare il sistema su scala molecolare.
Il programma può essere riassunto come segue:
1. Richiami di fotofisica e fotochimica
1.1 Transizioni elettroniche. Il principio di Franck-Condon. Resa quantica di processi fotofisici e fotochimici.
1.2 Trasferimento dell'energia di eccitazione: meccanismi di Förster e di Dexter.
1.3 Meccanismi di trasferimento elettronico intra-proteina: teoria di Marcus e modelli quantistici
2. Proprietà spettrali di clorofille, carotenoidi, ficobiline
3. Generalità sulla fotosintesi
3.1 L'organizzazione delle membrane fotosintetiche nei sistemi ossigenici e anossigenici.
3.2 Le catene di trasporto elettronico e la trasduzione chemiosmotica dell'energia luminosa.
4. I sistemi antenna della fotosintesi: strutture cristallografiche e meccanismi di trasferimento dell'eccitazione elettronica
4.1 I complessi LH1 ed LH2 dei batteri rossi e la loro organizzazione sopramolecolare
4.2 I clorosomi
4.2 I ficobilisomi dei cianobatteri e delle alghe rosse
4.3 I sistemi peridinina-clorofilla dei dinoflagellati
4.4 I complessi LHC 2 e la regolazione del trasferimento dell'energia di eccitazione nella fotosintesi ossigenica
5. Il centro di reazione fotosintetico: strutture cristallografiche e meccanismi di trasferimento elettronico
5.1 Il centro di reazione di tipo Q come sistema modello
5.2 I fotosistemi della fotosintesi ossigenica: PS 1 e PS2
5.3 Il complesso OEC.
5.4 Eventi di separazione di carica e dinamica conformazionale dei centri di reazione.
6. La batteriorodopsina: struttura e fotociclo
7. Le rodopsine visive e i processi primari della visione.
8. I fotorecettori delle piante: fitocromi e crittocromi.
9 La fotoliasi: struttura e meccanismo catalitico.
Testi/Bibliografia
Il docente fornirà come materiale didattico le presentazioni power point utilizzate durante le lezioni e articoli scientifici di rassegna e di ricerca per l'approfondimento di specifici argomenti.
Metodi didattici
Lezioni teoriche.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La prova d'esame è rivolta a verificare il raggiungimento dei seguenti, principali obiettivi didattici: (a) conoscenza delle basi chimico-fisiche dei principali processi primari fotobiologici trattati nelle lezioni; (b) conoscenza del contesto biologico (citologico, fisiologico) in cui i processi considerati si collocano; (c) capacità di analizzare e discutere risultati chimico-fisici tratti dalla letteratura di ambito fotobiologico. La prova consiste nell'esposizione e discussione di un primo argomento scelto dal candidato e in un colloquio su argomenti del programma.
Strumenti a supporto della didattica
Personal computer, videoproiettore, presentazioni power point, lavagna.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Giovanni Venturoli