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BLASCO kick-off-presentazione Lami

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Metodi analitici per l’identificazione dei cianobatteri e delle cianotossine Andrea Lami Blending LAboratory and Satellite techniques for detecting CyanObacteria Kick off meeting - 24 Giugno, 2015 Milano, Via Bassini 15

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schema • • • • Introduzione al concetto di “biomarkers” Biomarkers nel fitoplancton: i pigmenti fotosintetici Introduzione all’analisi dei pigmenti fotosintetici Qualche esempio di applicazione

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Introduzione al concetto di “biomarkers” Definizione di “biomarker”: "Una molecola cui scheletro di carbonio possa essere inequivocabilmente legato a quello di un composto precursore biologico noto" organismi viventi sintetizzano un sottoinsieme ridotto dei • Gli miliardi di molecole che potrebbero essere ottenuti dalla combinazione degli elementi essenziali C, H, 0, N, S, P etc. molecole possono essere considerate come marcatori. • Queste La loro presenza in un ambiente riflette quindi la loro sintesi da molecole vengono prodotte solo da una certa specie o • Alcune classe di organismi, e quindi indicare la presenza o preesistenza di tali organismi. parte di un organismo.

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Introduzione al concetto di “biomarkers” Il meccanismo biomolecolare universale I criteri fondamentali: • contenuto delle informazioni • Grado di persistenza della molecola • Facilità di rilevazione e analisi (sia strutturale e isotopica) • Avere una relazione quantitativa

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Introduzione al concetto di “biomarkers” DNA (genotipo) non interagisce con l'ambiente direttamente Potenziale di conservazione del DNA /RNA è molto basso Metaboliti secondari (fenotipo) interagiscono con l'ambiente Check contemporary DNA tree for key genes controlling biosynthetic pathways Links of secondary metabolites to the environment inform us about their function and can lead to selection of new biomarker proxies. Search fossil record for times of first appearance of the biomarkers

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Introduzione al concetto di “biomarkers” Biomarker hanno caratteristiche peciliare che possono essere misurate e sfruttate: • Una struttura molecolare definita e una stechiometria definite • Essere quantificate in modo relativo o assoluto

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Introduzione al concetto di “biomarkers” Campo di utilizzo dei Biomarker • la ricerca di idrocarburi • Ricerca Ecologia compresi gli effetti antropici (ad esempio l'eutrofizzazione, le tossine) • Paleo-ambiente ricostruzione e il cambiamento climatico • eventi catastrofici • Ciclo del carbonio • Esplorazione di Biosfera es Ambienti estremi, biosfera profonda ecc. • Evoluzione della biosfera, origine della vita

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Domanda: Quali sono i principali pigmenti fotosintetici presenti nelle alghe? Risposta: Clorofilla a, b and c Carotenoidi ß-carotene Xanthofille Ficobiliproteine Ficocianine Alloficocianine Ficoeritrine

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Clorofille Distribuzione: Presente i tutti gli organismi fotosintetici Funzione: Processo fotosintetico Struttura: Sono tutti anelli tetrapirrolici Chl-a, b, c1, 2,3; a1 + a2; b1 + b2, d, e, organismi fotosintetici Oxygenic BCHL-a, b, c, d, e - bacteriochlorophylls Abbondanza: Rapporto carbonio / choroflla = 60 per il fitoplancton Ancient analogico: Le porfirine sono state le prime molecole ad essere riconosciute avere un origine biologica nei sedimenti e nel petrolio con una struttura correlata alle clorofille (Treibs, circa 1934). Questo si ritiene sia stato l'inizio di geochimica organica.

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Clorofilla a oxygenase CH3 Clorofilla b CH3O Tutte le alghe e le piante hanno la clorofilla a Presente in alghe verdi, euglenida e piante superiori Alcuni cianobatteri fotosintetici hanno anche clorofilla b

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Chlorophyll c 1 Chlorophyll c 2 N - ++ Mg N N - ++ Mg N O H H O OH O H H O OH Presente nelle alghe «brune» e nei dinoflagellati Un pigmento c-come clorofilla è stato riportato in due cianobatteri fotosintetici

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Perchè più di una clorofilla? Lunghezze d’onda

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Le alghe sono verdi per la presenza della clorofilla Le alghe hanno anche altri colori….. Possono essere brune Altre sono azzurre

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Carotenoidi Caroteni Xantofille ß-carotene e a-carotene si trovano in molte alghe Distribuzione: in tutti gli organismi fotosintetici Funzione: pigmenti accessory, antiossidanti Struttura: molte differenti (>100 identificate fino ad oggi)

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I pigmenti fotosintetici: un biomarker per il fitoplancton: Perché sono necessari I carotenoidi? Lunghezze d’onda

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