00061 - BIOCHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base della biochimica generale e degli acidi nucleici. In particolare lo studente è in grado di: - conoscere la struttura e le funzione delle molecole di interesse biologico, - comprendere le attività metaboliche e la loro regolazione, - conoscere i meccanismi molecolari alla base dei processi chimici.

Contenuti

INTRODUZIONE: Macromolecole biologiche, richiami di termodinamica e concetto di metabolismo. Proprietà solventi dell'H2O e molecole anfipatiche. Interazioni deboli.

AMMINOACIDI: Struttura, proprietà acido base. Classificazione in base al gruppo R. Il 21° amminoacido. Modificazioni post-traduzionali di alcuni amminoacidi. Altre funzioni degli amminoacidi standard. Amminoacidi non standard.

PROTEINE: struttura primaria: legame peptidico, struttura e proprietà. Strutture secondarie: alfa-elica e foglietto beta. Struttura terziaria: ripiegamento delle proteine, cenni a chaperoni, proteine prioniche. Struttura quaternaria. Esempi di proteine fibrose: alfa e beta cheratine, collagene.

EMOGLOBINA E MIOGLOBINA: Descrizione generale delle due proteine. Struttura del gruppo eme. Caratteristiche del legame Fe2+-O2. Ruolo dell'istidina prossimale e distale. Legame mioglobina-O2 ed emoglobina-O2: curve di saturazione e significato funzionale. Cooperatività di legame. Stati T ed R. Effetto del pH, della CO2 e del 2,3-DPG.

ENZIMI: Delta G. Reazioni endo ed esoergoniche. Concetto di equilibrio e di velocità di reazione. Energia di attivazione. Meccanismo d'azione degli enzimi. Specificità, effetto del pH e della T. Classificazione degli enzimi. Definizione di velocità ed attività enzimatica. Cinetica di Michaelis e Menten. Significato di Vmax e Km. Inibizione enzimatica irreversibile, reversibile competitiva e non competitiva.Enzimi allosterici. Cinetica sigmoidale. Stati T ed R. Modulatori allosterici. Regolazione covalente: fosforilazione e defosforilazione, zimogeni.

COAGULAZIONE E VITAMINA K: Emostasi. Ruolo delle piastrine. Vie estrinseca ed intrinseca e cascata della coagulazione. Zimogeni. Serina proteasi. Gamma-carbossilazione dei residui di glutammato e legame con il Calcio. Struttura e ruolo della vitamina K. Trasformazione del fibrinogeno in fibrina.

CARBOIDRATI: Monosaccaridi e legame semiacetalico. Disaccaridi e legame glicosidico. Struttura di maltosio, cellobiosio, lattosio e saccarosio. Classificazione dei polisaccaridi. Struttura e funzione di amido, glicogeno e cellulosa.

NUCLEOTIDI: zuccheri, basi azotate e gruppo fosfato. Legame N-glicosidico e formazione di nucleosidi. Legame estereo e formazione di nucleotidi. Nomenclatura. Nucleosidi mono, di- e trifosfati. Legami esterei e legami anidridici. Idrolisi dell'ATP. Funzioni dei nucleotidi. Nucleotidi ciclici: AMPc e GMPc.

LIPIDI: Struttura degli acidi grassi. Triacilgliceroli: struttura e funzione. Struttura e funzioni dei glicerofosfolipidi e degli sfingofosfolipidi. Struttura dei glicolipidi, cenni ai gangliosidi e al loro ruolo come determinanti dei gruppi sanguigni. Struttura e funzioni del colesterolo. Lipoproteine plasmatiche, ruolo di chilomicroni, LDL e HDL.

MEMBRANE BIOLOGICHE: funzioni, struttura, modello a mosaico fluido, asimmetria, proteine di membrana, fluidità e ruolo del colesterolo. Composizione relativa. Permeabilità selettiva. Diffusione semplice e diffusione facilitata. Meccanismo d'azione delle proteine di trasporto ed esempio della glucosio permeasi.

TRASDUZIONE DEL SEGNALE: molecole segnale, recettori, specificità ed amplificazione, vari tipi di risposte cellulari. Meccanismo d'azione degli ormoni idrofili e lipofili. Trasduzione segnale tramite proteine G (adrenalina, glucagone). Recettori tirosina chinasici. Recettore dell'insulina. Recettori tirosina chinasici difettosi. Apoptosi e segnali di morte cellulare.

COFATTORI ENZIMATICI: funzioni di ioni essenziali e coenzimi. Cosubstrati e gruppi prostetici. Vitamine idrosolubili. Struttura di NAD+, NADP+, FMN, FAD. Struttura della biotina. Piruvato deidrogenasi come esempio di enzima dotato di cofattori. Struttura del mitocondrio. Strutture di TPP, lipoato e Coenzima A. Formazione di tioesteri.

METABOLISMO: Reazioni accoppiate. Concetto di catabolismo e anabolismo. Coenzimi piridinici e flavinici come accettori di elettroni. Liberazione di energia a tappe. Via metaboliche a doppio o unico senso. Sguardo generale al catabolismo.

GLICOLISI: Le dieci reazioni. Destino anaerobico del piruvato: fermentazione lattica ed alcolica. Destino aerobico del piruvato. Regolazione della glicolisi sulle tre tappe irreversibili. Regolazione della piruvato chinasi ad opera del glucagone. Piruvato deidrogenasi: reazione e sua regolazione allosterica ed ormonale.

CICLO DI KREBS: inquadramento generale, descrizione delle reazioni, destino dei coenzimi ridotti, regolazione. Ciclo di Krebs come processo anfibolico. Cenni alle reazioni anaplerotiche. Resa energetica della completa ossidazione del glucosio.

CATENA DI TRASFERIMENTO ELETTRONICO E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA: flavoproteine, centri Fe-S, citocromi. Descrizione dei 4 complessi. Struttura e funzione del Coenzima Q. Ipotesi chemiosmotica e fosforilazione ossidativa. Cenni alla struttura di F0-F1-ATPasi. Cenni ai sistemi navetta.

SPECIE REATTIVE DELL'OSSIGENO: riduzione monoelettronica della molecola di ossigeno. Sorgenti di ROS endogene ed esogene. Effetti fisiologici e patologici delle ROS. Cenni agli antiossidanti e definizione di stress ossidativo.

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI: idrolisi dei trigliceridi su segnale ormonale. Attivazione citoplasmatica degli acidi grassi, ingresso nel mitocondrio. Beta-ossidazione dell'acido palmitico e resa energetica. Beta-ossidazione degli acidi grassi insaturi. Regolazione.

GLICEMIA: controllo ormonale della glicemia. Glicogenosintesi e glicogenolisi epatiche. Glicogeno muscolare e suo significato metabolico. Effetto dell'adrenalina. Gluconeogenesi: generalità, precursori, reazioni, localizzazione, regolazione allosterica ad opera dell'acetil-CoA. Formazione ed utilizzo di corpi chetonici. Ripristino del glicogeno muscolare.

BIOSINTESI ACIDI GRASSI: Uscita di citrato dal mitocondrio. Reazione di formazione del malonil-CoA. Complesso acido grasso sintasi di E.Coli. Sintesi del butirril-CoA. Regolazione allosterica ed ormonale. Allungamento ed insaturazione di acidi grassi, acidi grassi essenziali.

COLESTEROLO: Funzioni. Biosintesi fino alla formazione di mevalonato. Regolazione allosterica ed ormonale della HMG-CoA reduttasi, cenni alle statine. Trasporto ematico del colesterolo: lipoproteine plasmatiche, funzione di LDL e HDL.

CATABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI: generalita', modalita' di escrezione dell'azoto, reazioni di transaminazione, reazione della glutammato deidrogenasi, cenni alla formazione di carbamil-fosfato e al ciclo dell'urea. Trasporto al fegato dell'ammoniaca generata nei tessuti extraepatici. Prodotti del catabolismo dello scheletro carbonioso degli amminoacidi e loro destino metabolico.

STRUTTURA ACIDI NUCLEICI: legame fosfodiestereo, idrolisi spontanea dell'RNA, idrolisi enzimatica di DNA ed RNA, endonucleasi di restrizione. Struttura secondaria del DNA: doppia elica, appaiamenti di basi. Denaturazione del DNA. RNA: basi modificate e struttura secondaria. Descrizione della struttura di RNAm, RNAt e RNAr. Dogma centrale.

REPLICAZIONE DNA IN E.COLI: caratteristiche della DNA polimerasi III, filamento veloce e frammenti di Okazaki, cenni a DNA polimerasi I e ligasi. Attività di proof reading e fedeltà di replicazione.

DANNI AL DNA: deamminazione della citosina, mutageni, danni da radiazioni UV, da ROS e loro relazione con il possibile sviluppo del cancro.

TRASCRIZIONE DNA IN E.COLI: generalità, filamento stampo e codificante, bolla di trascrizione. Differenze tra replicazione e trascrizione. Geni costitutivi e non costitutivi. RNA polimerasi e subunità sigma. Concetto di promotore forte e debole. Caratteristiche di RNA polimerasi di E.Coli. Fedeltà di trascrizione. Espansione del dogma centrale. Trascrittasi inversa.

SINTESI PROTEICA IN E.COLI: Struttura dei ribosomi procariotici. Amminoacilazione. Codice genetico: definizione, possibili quadri di lettura, punto d'inizio, accoppiamenti codoni-amminoacidi, codoni di stop, d'inizio e codoni sinonimi, degenerazione ed universalità. RNAt come adattatori. Interazioni codone-anticodone. Traduzione in E.Coli: AUG iniziale e sequenza di Shine-Dalgarno, descrizione delle fasi di inizio, allungamento e termine. Cenni alle modificazioni post-traduzionali ed al ripiegamento delle proteine.

CLONAZIONE: Descrizione generica dei passaggi necessari per la costruzione di un DNA ricombinante e possibili applicazioni di tale tecnica.

 

Testi/Bibliografia

M.K. Campbell, S.O.Farrell "Biochimica", terza edizione, editore EdiSES

David L. Nelson, Michael M. Cox "Introduzione alla Biochimica di Lehninger", terza edizione, editore Zanichelli

Utile per la consultazione:

P.C. Champe, R.A. Harvey, D.R Ferrier "Le basi della Biochimica", prima edizione, editore Zanichelli

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Power Point mediante PC e videoproiettore

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

E' raccomandata l'iscrizione elettronica all'esame collegandosi al sito: https://almaesami.unibo.it 

Strumenti a supporto della didattica

Durante il periodo di insegnamento tutte le lezioni aggiornate sono disponibili, in formato pdf, al seguente indirizzo: http://campus.cib.unibo.it. L'accesso e' riservato agli studenti che frequentano le lezioni, iscritti ad una lista di distribuzione reperibile presso http://dsa.unibo.it. Per l'iscrizione a tale lista occorre essere in possesso delle credenziali d'Ateneo nome.cognome@studio.unibo.it e della password fornita dal docente a lezione

Disponibile a richiesta un CD contenente copia di tutto il materiale mostrato a lezione

Il Docente potra' comunicare con gli studenti utilizzando la sezione Avvisi della Pagina Web Docente del Portale di Facolta'

Link ad altre eventuali informazioni

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Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Diana Fiorentini