BIOCHIMICA

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2018/2019
Docente
MIRKO PINOTTI
Crediti formativi
6
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
BIO/10

Obiettivi formativi

La Biochimica è una disciplina che appartiene alle scienze della vita e affronta lo studio delle molecole e macromolecole biologiche e l'organizzazione delle reazioni chimiche che avvengono nelle cellule e negli organismi viventi. L’obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio e la comprensione della natura chimica e struttura dei costituenti della materia vivente, delle trasformazioni delle biomolecole, e dei cambi di energia ad esse associate. Lo studente è guidato lungo il percorso, perché arrivi alla comprensione della relazione tra la struttura e la funzione delle macromolecole, e delle strategie di regolazione delle loro funzioni.

Conoscenza e comprensione
Lo studente:
- Conosce correttamente la terminologia biochimica;
- Conosce le basi biochimiche dei sistemi e dei processi biologici;
- Conosce i diversi livelli di struttura delle macromolecole ed i loro elementi essenziali;
- Conosce gli elementi di base della catalisi enzimatica, la cinetica di una reazione catalizzata ed i principi della regolazione;
- Conosce le vie metaboliche principali e loro integrazioni
-Conosce le tecniche di base per lo studio delle proteine

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente:
- sa utilizzare correttamente la terminologia biochimica
- sa valutare il possibile impatto di variazioni della struttura di macromolecole biologiche sulla loro funzione;
- è in grado di utilizzare le conoscenze di cinetica enzimatica per programmare un esperimento in laboratorio;
- sa valutare il possibile effetto dei modulatori dell' attività enzimatica in campo terapeutico
- è in grado di orientarsi nelle principali vie metaboliche e comprendere l’impatto sulle stesse di variazioni fisiologiche

Prerequisiti

Non sono previste propedeuticità. Lo studente deve tuttavia avere le conoscenze di base delle scienze esatte (fisica, chimica e matematica), ed una conoscenza delle nozioni di base della biologia cellulare, con particolare attenzione a quella animale, con proprietà di linguaggio e padronanza scientifica.

Contenuti del corso

NELLA PRIMA PARTE DEL CORSO (circa 18 ore), dopo una breve introduzione, verranno sviluppati i temi della struttura delle proteine e della relazione con la funzione biologica, con particolare attenzione al trasporto dell’ossigeno e soprattutto alla catalisi enzimatica. Nello specifico:
Introduzione: La cellula, le biomolecole, I legami covalenti e non covalenti, i principi di termodinamica
Le proteine: Struttura, funzioni e catalisi
Amminoacidi: struttura generale e classificazione.
Proteine: struttura e funzione. Livelli strutturali. Il folding delle proteine.
Proteine fibrose: struttura di alfa-cheratina, collagene e fibroina della seta.
Proteine globulari: struttura e funzione di mioglobina ed emoglobina; il gruppo eme; curva di saturazione; regolazione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno.
Enzimi: caratteristiche generali; energia di attivazione e velocità di reazione; concetti generali sulla cinetica enzimatica. Meccanismi di regolazione: inibitori competitivi e non competitivi; enzimi allosterici ed enzimi regolati da modificazioni covalenti.
Strategie catalitiche. Catalisi delle serina-proteasi. La cascata della coagulazione del sangue come esempio per chiarire determinanti di specificità (concetto di esosito), il ruolo dei cofattori e della formazione di complessi macromolecolari.
Principali tecniche di separazione delle proteine (elettroforesi, cromatografia, ELISA)
NELLA SECONDA PARTE DEL CORSO (circa 10 ore), si esaminerà la struttura delle altre macromolecole, e la struttura delle membrane biologiche con le loro funzioni, inclusi cenni sulla biosegnalazione. Nel dettaglio:
I carboidrati: struttura e funzioni
I nucleotidi: struttura e funzione.
Gli acidi nucleici: struttura e funzione
I lipidi: struttura e funzione
Membrane Biologiche e trasporto
Struttura e funzione delle membrane. Fluidità. Permeabilità. Trasporto passivo ed attivo. I trasportatori di membrana. Modelli di trasportatori e dettagli sui trasportatori GLUT.
Recettori di membrana: meccanismi generali della trasduzione del segnale: recettori ad attività chinasica intrinseca, recettori accoppiati a proteine G.
NELLA TERZA PARTE DEL CORSO (circa 20 ore), si esamineranno i principi di bioenergetica e le principali vie metaboliche con particolare attenzione alle strategie di regolazione ed al loro controllo integrato. Nel dettaglio:
Bioenergetica e Metabolismo
Principi di bioenergetica. Il trasferimento di gruppi fosfato. Struttura e funzione dell’ATP. I trasportatori di elettroni (NADH, NADPH e FADH2). Il coenzima A.
Concetti generali sui carboidrati. Utilizzo del glucosio. Glicolisi: fasi e regolazione. La gluconeogenesi. Regolazione allosterica ed ormonale. Concetti generali sulla Via del pentosio fosfato.
Glicogeno. La degradazione e la sintesi, e la regolazione coordinata.
Destino del piruvato in condizioni aerobiche ed anaerobiche. Sintesi di Acetil-CoA: piruvato deidrogenasi. La fermentazione lattica (ciclo di Cori) ed alcolica.
Ciclo dell'acido citrico: Funzioni, bilancio energetico e regolazione.
Degradazione dei lipidi: mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Ossidazione degli acidi grassi. I corpi chetonici.
Degradazione degli amminoacidi e delle proteine: Ossidazione degli amminoacidi.
Fosforilazione ossidativa: I trasportatori di elettroni. Flusso degli elettroni e sintesi di ATP.
Biosintesi dei lipidi: Biosintesi degli acidi grassi. Acetil-CoA carbossilasi e sintesi di malonil-CoA e regolazione. Acido grasso sintasi.
Integrazione del metabolismo: Inter-relazioni metaboliche tra i vari organi. Ciclo digiuno-alimentazione. Regolazione ormonale.

Metodi didattici

Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali per 48 ore complessive di didattica (6 CFU). Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su power-point e, per la miglior comprensione delle reazioni biochimiche, anche della lavagna classica. Le ultime 4 ore del Corso sono dedicate al ripasso degli argomenti principali del programma.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’obiettivo della prova d’esame è verificare il raggiungimento da parte dello studente degli obiettivi formativi sopra indicati. L’esame è un test scritto composto di 31 domande a risposta chiusa e scelta multipla.
Per superare l’esame (voto 18/30) è necessario rispondere correttamente almeno a 18 quesiti. Rispondendo correttamente a 31 quesiti si otterrà la votazione di 30/30 e lode
La durata dell'intera prova sarà di 45 minuti massimo, maggiorata per gli studenti con Disturbo Specifico di Apprendimento.

Testi di riferimento

Schemi e figure forniti dal docente.
A scelta uno dei seguenti testi:
"Biochimica" di Berg-Tynoczko-Stryer, Zanichelli
"I principi di Biochimica di Lehninger" di Nelson-Cox, Zanichelli