BIOCHIMICA
Anno accademico 2020/2021 - 2° annoCrediti: 9
SSD: BIO/10 - Biochimica
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 162 di studio individuale, 63 di lezione frontale
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
Fornire agli studenti adeguate informazioni sulle principali vie metaboliche e sui processi biochimici che si verificano nell’organismo umano.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Saranno effettuate lezioni di didattica frontale. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di Biologia, di Chimica generale ed inorganica e di Chimca organica.
Frequenza lezioni
Obbligatoria (almeno al 70 % delle lezioni), in rispetto delle norme del Regolamento didattico d’Ateneo e del Corso di Studio.
Contenuti del corso
Cellule procariotiche ed eucariotiche. Macromolecole biologiche: proteine, acidi nucleici, polisaccaridi e lipidi. Composizione e struttura delle membrane biologiche. Proteine di membrana. Ionofori. Porine. Proteine trasportatrici. Sistemi di traslocazione: uniporto, simporto, antiporto. Trasporto del glucosio. Trasporto attivo guidato da ATP: sodio/potassio ATPasi.
Struttura e funzione degli acidi nucleici (basi puriniche e pirimidiniche, nucleosidi e nucleotidi)
Ruolo del DNA come vettore dell’informazione genetica. Ruolo dell’RNA messaggero e dell’RNA transfer nella traduzione delle proteine. Codice genetico. Comunicazioni inter- e intra-cellulare. Molecole implicate nel riconoscimento cellulare: ruolo dei carboidrati di membrana. Meccanismi di comunicazione intercellulare: via nervosa e via ormonale. Caratteristiche strutturali e funzionali dei diversi tipi di recettori per gli ormoni e per i fattori di crescita. Vie di trasduzione dei segnali (proteine G, proteine Ras e cascata delle MAP kinasi, secondi messaggeri intracellulari). Molecole implicate nel controllo del ciclo e della proliferazione cellulare (cicline e chinasi ciclina-dipendenti). Meccanismi di morte cellulare: Necrosi e apoptosi.
Proteine: Struttura, stereochimica e proprietà acido-base degli amminoacidi. Legame peptidico. Struttura primaria, secondaria (α-elica, foglietti β), terziaria e quaternaria delle proteine. Denaturazione e rinaturazione delle proteine. Proteine fibrose: alfa-cheratine, fibroina della seta e collageno.
Mioglobina ed emoglobina: Struttura e funzione. Struttura e ruolo del gruppo prostetico. Cooperatività del legame dell’ossigeno all’emoglobina. Effetto Bohr. Effettori allosterici dell’emoglobina. Anemia a cellule falciformi.
Proteine allosteriche: modello simmetrico e modello sequenziale dell’allosterismo.
Enzimi: Specificità di substrato, sito attivo. Nomenclatura e classificazione degli enzimi. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis Menten. Inibizione enzimatica. Regolazione dell’attività enzimatica nelle vie metaboliche: regolazione allosterica e modificazioni covalenti.
Introduzione al metabolismo: Processi catabolici, biosintetici, anfibolici. Vitamine. Coenzimi.
Bioenergetica: Energia libera delle reazioni biochimiche.
Catena respiratoria mitocondriale e sua regolazione, inibitori e disaccoppianti; Composti ricchi di energia.
Metabolismo glucidico e sua regolazione. Digestione ed assorbimento dei glucidi; glicolisi, gluconeogenesi, ciclo di Krebs, glicogenosintesi, glicogenolisi, via dei pentosi. Regolazione ormonale del metabolismo glicidico. Metabolismo protidico e sua regolazione: transaminazione, decarbossilazione, desaminazione. Destino metabolico dell’ammoniaca, ciclo dell’urea, metabolismo dei principali aminoacidi. Fenilchetonuria e celiachia.
Metabolismo lipidico e sua regolazione: Funzioni e classificazione dei lipidi. Trasporto dei lipidi nel sangue (lipoproteine plasmatiche). Beta-ossidazione, alfa-ossidazione, omega-ossidazione degli acidi grassi saturi. Chetogenesi ed utilizzazione extra-epatica dei corpi chetonici. Lipogenesi. Biosintesi del colesterolo e sua regolazione. Malattie da alterato metabolismo dei lipidi (dislipidemie e aterosclerosi).
Metabolismo dell’eme: biosintesi, degradazione, itteri, porfirie.
Metabolismo dei nucleotidi e sua regolazione: biosintesi ex-novo dei nucleotidi purinici e pirimidinici, vie di recupero, uricogenesi. Radicali liberi e meccanismi di difesa: definizione e caratteristiche fisico-chimiche dei radicali, produzione endogena, tossicità e meccanismi di difesa.
Testi di riferimento
1. Nelson D.L., Cox M.M. I principi di Biochimica di Lehninger. Edizione VII. Ed. Zanichelli.
2. Siliprandi N., Tettamanti G. Biochimica Medica. Edizione IV. Ed. Piccin.
3. Voet D., Voet J.V., Pratt C.W. Fondamenti di Biochimica. Edizione IV. Ed. Zanichelli.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Amminoacidi, peptidi e proteine. Struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria delle proteine e legami stabilizzanti tali strutture .Proteine fibrose e proteine globulari. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 3: pag. 76-105. Capitolo 4: pag. 115-125; pag.133-149. |
| 2 | Eme Porfirine e gruppo eme. Struttura della mioglobina, dell’emoglobina e delle catene globiniche. classificazione delle catene globiniche. Curva di saturazione con ossigeno dell’emoglobina e della mioglobina. L’emoglobina come proteina allosterica. Struttura dell’ossiemoglobina e della deossiemoglobina. Effetto Bohr; 2,3 BPG. Emoglobina e trasporto ematico della CO2. Emoglobina e regolazione dell’equilibrio acido-base. Emoglobina fetale. Basi molecolari delle emoglobinopatie e talassemie. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 5: pag 157-174. |
| 3 | Vitamine e coenzimi. | Siliprandi N.Edizione IV. Ed. Piccin. Capitolo 8 pag 159-205 |
| 4 | Enzimi: definizione, distribuzione, nomenclatura, meccanismo d’azione, specificità, affinità, isoenzimi, sistemi multi-enzimatici. Cinetica enzimatica: meccanismi catalitici, fattori che influenzano la velocità di reazione, determinazione dell’attività enzimatica e della costante di Michaelis-Menten. Diagramma di Lineweaver-Burk o diagramma dei doppi reciproci. | Nelson D.L., Cox M.M.VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 6: pag. 189-237 |
| 5 | Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Inibizione enzimatica, regolazione degli enzimi: allosterica, multipla, modificazioni covalenti, associazione/dissociazione, induzione. | Nelson D.L., Cox M.M.VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 6 pag 189-237 |
| 6 | Metabolismo energetico: Catena respiratoria mitocondriale e sua regolazione, inibitori e disaccoppianti; controllo respiratorio; disaccoppianti. | Nelson D.L., Cox M.M.VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 19 pag 722-756 |
| 7 | Acidi nucleici: DNA e RNA: Strutture e funzioni; duplicazione, riparazione, trascrizione, modificazioni post-trascrizionali (maturazione RNA). Codice genetico e biosintesi proteica. Controllo dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 25 pag 1007-103 e pag 1054-1085 |
| 8 | Caratteristiche generali della trasduzione dei segnali. Vie di trasduzione dei segnali. Recettori a sette tratti transmembrana, proteine G, enzimi effettori (adenilato ciclasi, fosfolipasi C), secondi messaggeri (cAMP, IP3, DAG, Ca2+). Ciclo dei fosfoinositidi. PKA e PKC. GMP ciclico e NO. Recettori ad attività tirosin chinasica. Cascate chinasiche. Via delle MAP chinasi. Regolazione della trascrizione da parte di ormoni steroidei. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 12 pag 445-488. |
| 9 | Effetti metabolici e fisiologici, recettori, vie di trasduzione del segnale dei seguenti ormoni: insulina, glucagone, adrenalina, cortisolo. | Voet D. Capitolo 13 pag 428-468 |
| 10 | Aspetti biochimici del ciclo cellulare e dell’apoptosi. | Voet D. Edizione IV. Ed. Zanichelli. Capitolo 28 pag 1155-1165 |
| 11 | Metabolismo glucidico e sua regolazione: Digestione ed assorbimento dei glucidi; glicogenosintesi, glicogenolisi, glicolisi, ciclo di Krebs, via dei pentosi, gluconeogenesi. Metabolismo dell’acido glucuronico, del fruttosio e del galattosio. Formazione di altri monosaccaridi a partire dal glucosio. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 14 pag 544-579 |
| 12 | Metabolismo lipidico e sua regolazione: Funzioni e classificazione dei lipidi; Trasporto dei lipidi nel sangue (lipoproteine plasmatiche); Beta-ossidazione, alfa-ossidazione e omega-ossidazione degli acidi grassi saturi. Chetogenesi ed utilizzazione dei corpi chetonici. Lipogenesi. Biosintesi del colesterolo e sua regolazione; Malattie da alterato metabolismo dei lipidi (dislipidemie e aterosclerosi). | Nelson D.L., Cox M.M..VII. Ed. Zanichelli. Capitlo 17 pag 660-667 e 671-680 |
| 13 | Metabolismo protidico e sua regolazione: transaminazione, decarbossilazione, desaminazione. Destino metabolico dell’ammoniaca, ciclo dell’urea, metabolismo dei principali aminoacidi (cisteina, valina, leucina, isoleucina, lisina, poliamine, aspartato, glutammato, fenilalanina e tiroxina). | Nelson D.L., Cox M.M.VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 18 pag 685-712 |
| 14 | Metabolismo dell’eme: biosintesi, degradazione, itteri, porfirie. | Nelson D.L., Cox M.M.VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 22 pag 898-904 |
| 15 | Metabolismo dei nucleotidi e sua regolazione: biosintesi ex-novo dei nucleotidi purinici e pirimidinici, vie di recupero, uricogenesi. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 22 pag 904-917 |
| 16 | Processi di detossificazione. Metabolismo epatico dell’etanolo. Radicali liberi e meccanismi di difesa: definizione e caratteristiche fisico-chimiche dei radicali, formazione endogena dei radicali e tossicità, sistemi antiossidanti enzimatici e non enzimatici, patologie ad etiologia radicalica. | Nelson D.L., Cox M.M. VII. Ed. Zanichelli. Capitolo 13 pag 511-516 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento è costituita da una prova scritta e/o orale. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
La valutazione finale (voto d’esame) verrà effettuata in base alla pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, alla qualità dei contenuti, alla capacità di collegare gli argomenti oggetto del programma, alla capacità di formulare esempi,alla proprietà di linguaggio tecnico e alla capacità espressiva complessiva dello studente.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
1. Cinetica enzimatica. Glicolisi. Ciclo di Krebs. Beta-ossidazione degli acidi grassi. Destino dell'ammoniaca.
2. Emoglobina e Mioglobina. Glicogenosintesi e glicogenolisi. Regolazione della glicemia. Deaminazione.
3. Enzimi allosterici. Gluconeogenesi. Beta-pssidazione degli acidi grassi. Chetogenesi. Transaminasi.