84935 - BIOCHIMICA IN VIVO SISTEMATICA ED ELEMENTI DI BIOLOGIA COMPUTAZIONALE

Anno Accademico 2022/2023

  • Docente: Stefano Iotti
  • Crediti formativi: 9
  • SSD: BIO/12
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Moduli: Stefano Iotti (Modulo 1) Emil Malucelli (Modulo 2)
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Biologia della salute (cod. 9212)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: i) conosce in modo approfondito le proprietà biochimiche e dei processi metabolici caratteristici dei principali organi, con riferimento ai difetti biochimici che sottendono alle rispettive patologie metaboliche; ii) conosce i differenti meccanismi di regolazione e la diversa funzionalità che i processi metabolici hanno nei diversi tessuti; iii) possiede una visone di insieme dei processi di omeostasi metabolica ampliando le pregresse conoscenze generali di biochimica introducendo concetti più avanzati di integrazione di processi, controllo di sistemi complessi e integrazione tra approccio riduzionistico e olistico. iv) possiede conoscenze di base per la comprensione della termodinamica dei sistemi dissipativi v) possiede conoscenze per l’approccio dello studio della biochimica in vivo. Inoltre lo studente acquisisce le basi teoriche e pratiche per estrapolare informazioni biochimiche da un dato sperimentale. Lo studente è in grado di effettuare in modo autonomo analisi dei dati oppure di interfacciarsi più agevolmente con figure di altre discipline come fisici, chimici e informatici. In particolare, lo studente acquisisce le basi necessarie per l’elaborazione e l’interpretazione di segnali spettroscopici per ottenere dati quantitativi. Inoltre lo studente acquisisce l’abilità ad utilizzare strumenti di base per l’elaborazione d’immagini. In fine ha conoscenze di base su metodologie avanzate che permettono di integrare dati derivanti da diverse tecniche sperimentali.

Contenuti

MODULO 1:

Biochimica dei tessuti

Il fegato. Funzioni e flessibilità metabolica. Composizione della bile. sali biliari.

Metabolismo glucidico. Metabolismo lipidico. Metabolismo proteico. Detossificazione ed eliminazione della sostanze xenobiotiche. Protezione da danno ossidativo. Metabolismo dell'etanolo.

Il tessuto muscolare .Proteine contrattili e regolatrici. Contrazione muscolare. Canali ionici. Flussi di calcio. Metabolismo del muscolo scheletrico e cardiaco. Bioenergetica: sistemi di buffer energetico; modello del “phosphocreatine shuttle”.

Il tessuto nervoso .Meccanismi biochimici della trasmissione dell'impulso nervoso. Sinapsi. Neurotrasmissione ectopica. Neurotrasmissione efaptica. Recettori post-sinaptici inotropici e metabolici. Acido glutammico. GABA. Ossido nitrico e potenziamento a lungo termine.

Omeostasi dei tessuti

Meccanismi di regolazione dell'omeostasi dei tessuti. Regolazione della funzione dei fattori di trascrizione. Generalità su ormoni, fattori di crescita e citochine. Recettori di membrana. Funzione delle proteine cinasi nella trasduzione del segnale. Proteine adattatrici e proteine G. Generalità su cascate di segnali attivate da stimoli extracellulari.

Tecniche avanzate di diagnosi non invasiva.

Principi fisici della risonanza magnetica nucleare (NMR). Applicazione della NMR nella biochimica in vivo. Integrazione tra approccio riduzionistico e olistico. Spettroscopia in vivo del 31P nel muscolo e nel cervello (31P MRS). Spettroscopia in vivo del 1H nel cervello (1H MRS).

MODULO 2:

Il modulo 2 sara’ articolato in 8 ore di lezioni frontali e 30 di laboratorio informatico per analisi dati. I principali temi trattati saranno:

Spettroscopia in vivo di risonanza magnetica del fosforo (31P MRS). Cenni di bioenergetica muscolare e sua valutazione nelle diverse condizioni metaboliche. Lo studio del metabolismo e del flusso ionico in vivo. Come misurare il pH intracellulare in vivo. Bioenergetica cerebrale. Cenni su applicazioni diagnostiche.

Spettroscopia in vivo di risonanza magnetica del protone 1H MRS). Significato metabolico dei principali metaboliti cerebrali rilevabili in vivo. Cenni su applicazioni diagnostiche.

Imaging cellulare con tecniche a raggi-x genrati da luce di sincrotrone. Cenni sull’interazione di onde elettromagnetiche (raggi-x) con la materia in particolare con cellule. Verra’ descritta la fluorescenza a raggi-x utilizzata per la mappatura e la quantificazione di elementi chimici e la trasmissione per mappare la densita’. Verranno insegnate durante le lezioni in laboratorio le procedura per combinare le diverse tecniche per il calcolo della concentrazione e distribuzione di elementi chimici in singola cellula.

Testi/Bibliografia

testi consigliati per approfondimento

Biochimica Sistematica Umana

C.M. Caldarera

CLUEB

Fondamenti di Biochimica

D. Voet

J. Voet

C. W. Pratt

ZANICHELL

Metodi didattici

Lezioni frontali (modulo 1 e 2)

Lezioni di laboratorio "in silico" (modulo 2

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, [https://elearning-sicurezza.unibo.it/] in modalità e-learning.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

TEST SCRITTO CON 31 DOMANDE A SCELTA MULTIPLA. OGNI DOMANDA HA TRE RISPOSTE DI CUI UNA SOLA CORRETTA. OGNI RISPOSTA CORRETTA TOTALIZZA UN PUNTO. A 31 RISPOSTE CORRETTE CORRISPONDE LA LODE. IL TEMPO ASSEGANTO AD OGNI STUDENTE PER LO SVOLGIMENTO DEL TEST SCRITTO è 30 MINUTI. LE DOMANDE COPRONO TUTTO IL PROGRAMMA E SONO PER CIRCA 2/3 DOMANDE DI VERIFICA DEGLI ARGOMENTI DEL PROGRAMMA E PER IL RIMENENTE 1/3 DOMANDE PIù ARTICOLATE DI APPROFONDIMENTO CONCETTUALE DEI TEMI TRATTATI A LEZIONE. E' PREVISTA ANCHE UNA PROVA FINALE PRATICA DEL MODULO DI LABORATORIO CHE SE SUPERATA CORRETTAMENTE DARA' FINO A UN MASSIMO DI TRE PUNTI DA AGGIUNGERE AL TEST SCRITTO CON 31 DOMANDE A SCELTA MULTIPLA.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico: il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico Tale materiale dovrebbe essere stampato e portato alla lezione.

Orario di ricevimento

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