Obiettivi Formativi

Affrontare lo studio comparativo sulle analogie e le diversità funzionali delle varie specie animali, compreso l'uomo, e fornire conoscenze sul funzionamento degli organi e sulle funzioni vitali degli organismi animali. Fornire le conoscenze di base sulla fisiologia degli organismi vegetali acquatici e sugli effetti dei fattori ambientali sulla loro crescita e produttività. Fornire conoscenze sugli elementi di base della farmacologia e tossicologia moderne ed in particolare sulle numerose potenzialità, sui meccanismi d'azione ed i target molecolari delle sostanze naturali isolate dall’ambiente marino. Consentire specifici approfondimenti sull'impatto di queste molecole e delle tossine marine in un organismo vivente, con utilizzi nell’ambito della farmacologia clinica e preclinica, sulla ecofarmacologia marina, sull’inquinamento ambientale da farmaci e sulle strategie di intervento come la “green pharmacy”

Learning Goals

Approach the comparative study on the analogies and functional diversities of the various animal species, including humans, and provide knowledge on the functioning of organs and on the vital functions of animal organisms. Provide basic knowledge on the physiology of aquatic plant organisms and on the effects of environmental factors on their growth and productivity. Provide knowledge on the basic elements of modern pharmacology and toxicology and in particular on the numerous potentials, mechanisms of action and molecular targets of natural substances isolated from the marine environment. Allow specific insights on the impact of these molecules and marine toxins in a living organism, with uses in the field of clinical and preclinical pharmacology, on marine eco-pharmacology, on environmental pollution from drugs and on intervention strategies such as “green pharmacy”

Metodi didattici

Lezioni frontali svolte con l’ausilio di presentazioni in PowerPoint e proiezione di filmati, esercitazioni in laboratorio

Teaching Methods

Theoretical lessons by using PowerPoint and movie projections, practical activities

Prerequisiti

Nozioni di base di chimica, biologia, fisica, citologia, istologia vegetale, fisiologia ed ecologia

Prerequisites

Basics of chemistry, biology, physics, cytology, vegetal histology, physiology and ecology

Verifiche dell'apprendimento

Modulo: A000219 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ANIMALI -- Modulo: A000220 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI VEGETALI -- Modulo: A000221 - FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA DELLE SOSTANZE MARINE --

Assessment

Modulo: A000219 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ANIMALI -- Modulo: A000220 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI VEGETALI -- Modulo: A000221 - FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA DELLE SOSTANZE MARINE --

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000219 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ANIMALI ------------------------------------------------------------ Scambi osmotici fra organismi e ambiente: bilancio dell’acqua e dei sali, strategie nei diversi animali in relazione a evoluzione e ambiente. Organismi stenoalini ed eurialini. Osmo-conformità. Branchie come organo osmo-regolatore. Ghiandole del sale. Specie anadrome e catadrome. Scambio dei gas: epiteli respiratori. L’ambiente acquatico come mezzo respiratorio e caratteristiche della respirazione acquatica. Branchie. Scambio controcorrente e ricambio del mezzo nelle branchie dei Teleostei. Branchie e polmoni. Trachee: struttura e funzione. Trasporto dei gas nei liquidi corporei: i pigmenti respiratori. Sistemi circolatori. Temperatura: scambi di calore tra organismi. Endotermia nei pesci. Adattamenti fisiologici alle basse temperature nei pesci. Tolleranza al congelamento. Generalità dei recettori sensoriali: chemorecettori, meccanocettori. Percezione ed emissione di suoni. Le Biotossine marine. Funzione e natura chimica delle Biotossine. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000220 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI VEGETALI ------------------------------------------------------------ Movimento di acqua e soluti- Nutrizione minerale - Assimilazione dei nutrienti inorganici- Parete cellulare- Fotosintesi: reazioni alla luce e assimilazione del carbonio – respirazione e fotorespirazione - Fitormoni- Fotorecettori- Risposte ecofisiologiche delle piante acquatiche a diversi fattori ambientali Programma: • Trasporto dell’acqua negli organismi acquatici: Potenziale chimico dell’acqua e metodi di misura. Curve pressione-volume. Trasporto dell’acqua a lunga e breve distanza nelle piante acquatiche. • Il trasporto dei soluti: Trasporto attivo e trasporto passivo; pompe; carriers; canali ionici; aquaporine. • Nutrizione minerale e assimilazione dei nutrienti minerali: Nutrienti essenziali. Assorbimento e assimilazione dei nutrienti inorganici. • Parete cellulare: funzioni, composizione chimica e biosintesi • Fotosintesi: reazioni alla luce e assimilazione del carbonio: La luce: caratteristiche fisiche e sua conversione in energia luminosa. Pigmenti luminosi e complessi proteici tilacoidali coinvolti nel processo fotosintetico. Trasporto elettronico fotosintetico. Sintesi ATP nei cloroplasti. Il ciclo di Calvin-Benson. Metabolismo C4. Considerazioni fisiologiche ed ecologiche sulla fotosintesi. • Biosintesi di amido e saccarosio e loro trasporto • Respirazione e fotorespirazione • Fotorecettori. Fitocromi. Recettori della luce blu e UV • Fitormoni. Ruoli biologici di: auxine, giberelline, citochinine, acido abscissico, etilene, brassinosteroidi, strigolattoni • Risposte ecofisiologiche delle piante acquatiche a differenti fattori ambientali ------------------------------------------------------------ Modulo: A000221 - FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA DELLE SOSTANZE MARINE ------------------------------------------------------------ Dal punto di vista dei contenuti il percorso ruota intorno alle seguenti aree tematiche: Nozioni generali di Farmacologia di base e Tossicologia; Attività Farmacologica, terapeutica e tossicologica dei farmaci; Inquinamento ambientale da Farmaci; Monitoraggio e controllo dei Farmaci; Nozioni generali di Tossicologia Tossicità dei farmaci ambientali ed ecotossicologia Programma Esteso: Definizione di farmacologia e tossicologia, farmaco e xenobiotico, agente tossico; scopi degli studi farmacologici e tossicologici Elementi di base per la Farmacologia e la Tossicologia: ED50, LD50, indice terapeutico e margine di sicurezza, NOEL, LOEL Farmaci di origine marina: target, attività farmacologica, farmacocinetica, attività anto-tumorale, tossicità e uso clinico Biotossine di origine marina Ecofarmacologia ed ecofarmacovigilanza: farmaci nel mare

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000219 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ANIMALI ------------------------------------------------------------ Osmotic exchanges between organisms and the environment: balance of water and salts, strategies in different animals in relation to evolution and the environment. Stenoaline and euryhaline organisms. Osmoconformity. Gills as an osmoregulatory organ. Salt glands. Anadromous and catadromous species. Gas exchange: respiratory epithelia. The aquatic environment as a respiratory medium and characteristics of aquatic respiration. Gills. Counter-current exchange and exchange of the medium in the gills of the Teleostei. Gills and lungs. Trachee: structure and function. Transport of gases in body fluids: respiratory pigments. Circulatory systems. Temperature: heat exchanges between organisms. Endothermy in fish. Physiological adaptations to low temperatures in fish. Freezing tolerance. Generalities of sensory receptors: chemoreceptors, mechanoreceptors. Perception and emission of sounds. Marine Biotoxins. Function and chemical nature of Biotoxins. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000220 - FISIOLOGIA DEGLI ORGANISMI ACQUATICI VEGETALI ------------------------------------------------------------ Water and solute movements -Mineral nutrition- Assimilation of inorganic nutrients- Cell wall- Photosynthesis: light and carbon reactions- Respiration and photorespiration - Plant hormones- Photoreceptors- Eco-physiological responses of aquatic plants to environmental factors Programme: • Water transport in aquatic plants: Water potential: definition and measurements. Pressure-volume curve. Long- and short-distance water transport in aquatic plants. • Solute transport: plant membrane transport system. Pumps, ion channels, cotransporters, aquaporins • Mineral nutrition and assimilation of inorganic nutrients: essential nutrients, inorganic nutrients uptake and assimilation. • Cell wall: functions, biochemical composition and biosynthesis • Photosynthesis: light and carbon reactions: light absorption and energy conversion. Organization and regulation of photosynthetic complexes. Electron transport pathways in chloroplast membranes. ATP synthesis in chloroplasts. Carbon reactions: the Calvin–Benson cycle. C4 metabolism. Eco-physiological thoughts on photosynthesis. • Starch and sucrose synthesis and transport • Respiration and photorespiration • Photoreceptors: Phytocrome- Blue and UV photoreceptors • Plant hormones: auxins, gyberellins, cytokinine, ethylene, brassinosteroids, strigolactones • Eco-physiological responses of aquatic plants to environmental factors ------------------------------------------------------------ Modulo: A000221 - FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA DELLE SOSTANZE MARINE ------------------------------------------------------------ The content of the course revolves around the following thematic areas: General notions of Pharmacology and Toxicology; Pharmacological activity of drugs; Main polluting drugs; Marine biotoxins; Eco-pharmacology Definition of pharmacology and toxicology, drug and xenobiotic, toxic agent; purposes of pharmacological and toxicological studies Basic elements for Pharmacology and Toxicology: ED50, LD50, therapeutic index and safety margin, NOEL, LOEL Drugs of marine origin: targets, pharmacological activity, pharmacokinetics, toxicity and clinical use Biotoxins of marine origin Ecopharmacology and ecofarmacovigilance: drugs in the sea